JP2002164286A - Method of manufacturing silicon single-crystal substrate and silicon epitaxial wafer - Google Patents

Method of manufacturing silicon single-crystal substrate and silicon epitaxial wafer

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JP2002164286A
JP2002164286A JP2000359843A JP2000359843A JP2002164286A JP 2002164286 A JP2002164286 A JP 2002164286A JP 2000359843 A JP2000359843 A JP 2000359843A JP 2000359843 A JP2000359843 A JP 2000359843A JP 2002164286 A JP2002164286 A JP 2002164286A
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JP
Japan
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heat treatment
oxide film
vapor phase
phase growth
wafer
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JP2000359843A
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Takeshi Nishizawa
毅 西澤
Koichi Kanetani
晃一 金谷
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Shin Etsu Handotai Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Handotai Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a silicon single-crystal substrate and a silicon epitaxial wafer, which can reduce the moisture content on the substrate or wafer to be fed into a reaction furnace, and also to suppress generation of moisture on the substrate or the wafer, in a temperature range of at least 1,000 to 1,100 deg.C. SOLUTION: In an annealing step, a silicon single-crystal substrate having CVD oxide films on its main and rear surfaces is heat treated under the temperature condition of not lower than 800 deg.C and higher than 900 deg.C, so that moisture concentration desorbed therefrom under the temperature condition is set to 0.1 ppm or less. In the next vapor phase growth step, the main surface of the silicon single-crystal substrate is vapor-phase grown to form a silicon epitaxial layer.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン単結晶基
板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法に
関する。
The present invention relates to a method for manufacturing a silicon single crystal substrate and a silicon epitaxial wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】シリコンエピタキシャルウェーハ(以
下、単にエピタキシャルウェーハという。)は、シリコ
ン単結晶基板(以下、単に基板という。)の主表面上に
シリコンエピタキシャル層(以下、単にエピタキシャル
層という。)を水素雰囲気中で気相成長する(気相成長
工程)ことにより製造することができる。エピタキシャ
ルウェーハの製造に用いられる基板は、通常、以下のよ
うな工程に従い準備される。まず、FZ(フローティン
グゾーン)法あるいはCZ(チョクラルスキー)法等に
より製造されたシリコン単結晶インゴットを、スライサ
ー等を用いてスライシングする(スライス工程)。スラ
イシング後のウェーハは、縁部に面取りが施された(面
取り工程)後、両面がラップ研磨され(ラッピング工
程)、さらにケミカルエッチング処理が施される(エッ
チング工程)。エッチング工程終了後のウェーハ(以
下、ケミカルエッチウェーハという。)は、さらに、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨(以下、鏡面
研磨後のウェーハを鏡面ウェーハという。)がなされた
(鏡面研磨工程)後、最終洗浄が施される。
2. Description of the Related Art A silicon epitaxial wafer (hereinafter simply referred to as "epitaxial wafer") has a silicon epitaxial layer (hereinafter simply referred to as "epitaxial layer") formed on a main surface of a silicon single crystal substrate (hereinafter simply referred to as "substrate"). It can be manufactured by vapor-phase growth in an atmosphere (vapor-phase growth step). A substrate used for manufacturing an epitaxial wafer is usually prepared according to the following steps. First, a silicon single crystal ingot manufactured by an FZ (floating zone) method or a CZ (Czochralski) method is sliced using a slicer or the like (slicing step). After slicing, the edge of the wafer is chamfered (chamfering step), then both sides are lapped and polished (lapping step), and further subjected to chemical etching (etching step). The wafer after the etching step (hereinafter, referred to as “chemically etched wafer”) is further mirror-polished by mechanochemical polishing (hereinafter, the wafer after the mirror-polishing is referred to as “mirror-polished wafer”) (mirror-polished step). Cleaning is performed.

【0003】低抵抗率基板の主表面上に高抵抗率のエピ
タキシャル層を気相成長する場合には、基板に予め添加
されている不純物(ドーパント)が基板の側面および主
裏面から成長雰囲気中に一旦遊離し、その不純物が気相
成長中のエピタキシャル層に取り込まれるオートドーピ
ング現象を低減させるために、ケミカルエッチウェーハ
の主裏面に化学的気相成長(CVD)法等により酸化膜
(以下、CVD酸化膜という。)を形成する(特開平2
−197128号公報)。
When a high resistivity epitaxial layer is vapor-phase grown on the main surface of a low resistivity substrate, impurities (dopants) added in advance to the substrate are introduced into the growth atmosphere from the side and main back surfaces of the substrate. In order to reduce the auto-doping phenomenon in which the impurities are once released and the impurities are taken in the epitaxial layer during the vapor phase growth, an oxide film (hereinafter, referred to as a CVD) is formed on the main back surface of the chemical etch wafer by a chemical vapor deposition (CVD) method or the like. (Referred to as an oxide film).
-197128).

【0004】ケミカルエッチウェーハの主裏面にCVD
酸化膜を形成するには、キャリアガスとして窒素などの
不活性ガスを用い、これに0.05容量%〜0.15容
量%のモノシラン(SiH4)と、0.5容量%〜1.
5容量%の酸素とを混合した窒素ガス雰囲気中で、ケミ
カルエッチウェーハを350℃〜450℃の温度範囲で
加熱する。すると、OH基を3重量%以上含むCVD酸
化膜が形成される。
[0004] CVD on the main back surface of the chemical etch wafer
In order to form an oxide film, an inert gas such as nitrogen is used as a carrier gas, and 0.05% to 0.15% by volume of monosilane (SiH 4 ) and 0.5% to 1.
The chemical etch wafer is heated in a temperature range of 350 ° C. to 450 ° C. in a nitrogen gas atmosphere mixed with 5% by volume of oxygen. Then, a CVD oxide film containing 3% by weight or more of OH groups is formed.

【0005】しかし、このCVD酸化膜は膜質がポーラ
スであり、その酸化膜中に水分が吸着されているため、
エピタキシャル層を気相成長すると、CVD酸化膜から
脱離した水分の影響でエピタキシャル層を形成する基板
の表面に微少な酸化膜が形成され、エピタキシャルウェ
ーハの表面状態を悪化させることがある。そこで、CV
D酸化膜を形成した後、熱処理を施して前記CVD酸化
膜を改質することが提案されている(特開2000−2
86268号公報。以下、先願という。)。
However, this CVD oxide film has a porous film quality, and moisture is adsorbed in the oxide film.
When the epitaxial layer is grown in a vapor phase, a minute oxide film is formed on the surface of the substrate on which the epitaxial layer is formed due to the influence of moisture released from the CVD oxide film, which may deteriorate the surface condition of the epitaxial wafer. So, CV
After forming a D oxide film, it has been proposed to perform a heat treatment to modify the CVD oxide film (JP-A-2000-2).
86268. Hereinafter, it is referred to as a prior application. ).

【0006】前記先願記載の発明において、CVD酸化
膜の熱処理方法としては、例えば一般的なチューブ炉や
ランプアニール炉を用いて、雰囲気としては酸素雰囲
気、酸素含有雰囲気、窒素雰囲気あるいは酸素と窒素と
の混合ガス雰囲気が採用でき、熱処理温度としては、6
50℃から1200℃の範囲が必要で、好ましくは70
0℃から1000℃である。また、熱処理温度は高いほ
ど短時間処理でき、保持時間は30分から180分とし
ている。
In the invention described in the above-mentioned prior application, as a heat treatment method for a CVD oxide film, for example, a general tube furnace or a lamp annealing furnace is used, and the atmosphere is an oxygen atmosphere, an oxygen-containing atmosphere, a nitrogen atmosphere, or an oxygen and nitrogen atmosphere. And a heat treatment temperature of 6
A temperature range of 50 ° C to 1200 ° C is required, preferably 70 ° C.
0 ° C to 1000 ° C. The higher the heat treatment temperature is, the shorter the processing time is, and the holding time is from 30 minutes to 180 minutes.

【0007】エピタキシャル層の気相成長に用いられる
気相成長装置としては、縦型(パンケーキ型)、バレル
型(シリンダー型)、枚葉型等が従来より用いられてい
る。中でも枚葉型の気相成長装置は、直径200mm以
上のエピタキシャルウェーハの製造に通常用いられる。
枚葉型の気相成長装置の一例を図1に示す。
As a vapor phase growth apparatus used for vapor phase growth of an epitaxial layer, a vertical type (pancake type), a barrel type (cylinder type), a single-wafer type and the like have been conventionally used. Above all, a single-wafer-type vapor phase growth apparatus is usually used for manufacturing an epitaxial wafer having a diameter of 200 mm or more.
FIG. 1 shows an example of a single wafer type vapor phase growth apparatus.

【0008】図1に示す枚葉型の気相成長装置10は、
エピタキシャル層の気相成長を行う反応炉1a,1b
と、鏡面ウェーハ55を装置10内に投入するためのロ
ードロック室6aと、製造されたエピタキシャルウェー
ハ57を装置10外に搬出するためのロードロック室6
bと、ウェーハをロードロック室6a,6bと反応炉1
a,1bとの間で搬送するハンドラ4が備え付けられた
ウェーハ搬送室3(以下、単に搬送室3という。)と、
上記各室を仕切るしきり壁をなすゲートバルブ5a,5
b,5c,5dとを有する。これらゲートバルブ5a〜
5dのいずれかが開くと、上記各室(反応炉1a,1
b、ロードロック室6a,6b、およびウェーハ搬送室
3)のうち対応する2室が連通される(従って、これら
2室の間で雰囲気ガスの移動が生じる状態となる)一方
で、ゲートバルブ5a〜5dのいずれかが閉じると、再
び、対応する2室が互いに仕切られた状態となる。
The single wafer type vapor phase growth apparatus 10 shown in FIG.
Reactors 1a and 1b for performing vapor phase growth of epitaxial layers
And a load lock chamber 6a for loading the mirror wafer 55 into the apparatus 10, and a load lock chamber 6 for unloading the manufactured epitaxial wafer 57 out of the apparatus 10.
b and the wafers in the load lock chambers 6a and 6b and the reaction furnace 1.
a wafer transfer chamber 3 (hereinafter simply referred to as transfer chamber 3) provided with a handler 4 for transferring the wafer between the transfer chambers a and 1b.
Gate valves 5a, 5 forming a dividing wall separating the above-mentioned chambers
b, 5c and 5d. These gate valves 5a to
When one of the chambers 5d is opened, the above-mentioned chambers (reactors 1a, 1a) are opened.
b, the load lock chambers 6a and 6b, and the corresponding wafer transfer chamber 3) communicate with each other (therefore, the atmospheric gas moves between these two chambers), while the gate valve 5a. When any one of ~ 5d is closed, the corresponding two chambers are again partitioned from each other.

【0009】ロードロック室6aには、例えば直径20
0mmの鏡面ウェーハ25枚が入ったカセットを1セッ
ト収納することができるようになっており、該カセット
を装置10外から該ロードロック室6a内に投入あるい
は搬出するための扉が設けられている。ロードロック室
6aは、ガス供給管16aから導入される窒素パージガ
スにより、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、前記カ
セットに入れた鏡面ウェーハ55を装置10外から投入
する際には、装置10外の雰囲気ガス(通常はクリーン
ルームの空気)がロードロック室6a内に流入する。鏡
面ウェーハ55の投入後、ロードロック室6a内の雰囲
気ガスは、窒素パージガスにより排気管16bへ押し出
し排気され、次第に窒素置換される。また、ロードロッ
ク室6bは、ロードロック室6aと同様の構成であり、
ロードロック室6aと同様に、ガス供給管17aから導
入される窒素パージガスにより、通常窒素雰囲気に保た
れる。また、ロードロック室6b内の雰囲気ガスは、排
気管17bへ押し出し排気される。
The load lock chamber 6a has, for example, a diameter of 20 mm.
One set of cassettes each containing 25 0 mm mirror-finished wafers can be stored, and a door is provided for loading or unloading the cassettes from outside the apparatus 10 into the load lock chamber 6a. . The load lock chamber 6a is normally maintained in a nitrogen atmosphere by a nitrogen purge gas introduced from the gas supply pipe 16a. However, when the specular wafer 55 placed in the cassette is loaded from outside the apparatus 10, the atmospheric gas outside the apparatus 10 (normally, the air in a clean room) flows into the load lock chamber 6 a. After the mirror wafer 55 is loaded, the atmospheric gas in the load lock chamber 6a is pushed out to the exhaust pipe 16b by the nitrogen purge gas and exhausted, and is gradually replaced with nitrogen. The load lock chamber 6b has the same configuration as the load lock chamber 6a,
Similarly to the load lock chamber 6a, a nitrogen atmosphere is usually maintained by a nitrogen purge gas introduced from the gas supply pipe 17a. The atmospheric gas in the load lock chamber 6b is pushed out to the exhaust pipe 17b and exhausted.

【0010】搬送室3内も、ロードロック室6a,6b
と同様に、通常窒素雰囲気に保たれる。ただし、ゲート
バルブ5a,5b,5c,5dのいずれかが開く際に
は、ロードロック室6a,6bまたは反応炉1a,1b
の雰囲気ガスの一部が搬送室3内に流入し、全ゲートバ
ルブ5a〜5dを閉じた後は窒素パージガスにより次第
に窒素置換される。搬送室3内のハンドラ4は、ロード
ロック室6a内に載置したカセットから鏡面ウェーハ5
5を1枚ずつ抜き取って搬送室3内に搬送する作業をゲ
ートバルブ5cを介して行う機能と、この搬送した鏡面
ウェーハ55をゲートバルブ5aあるいは5bを介して
反応炉1aあるいは1bへ搬送する機能と、反応炉1a
あるいは1bにて気相成長を終えたエピタキシャルウェ
ーハ57をゲートバルブ5aあるいは5bを介して搬送
室3内に搬送する機能と、エピタキシャルウェーハ57
をゲートバルブ5dを介してロードロック室6bに搬送
する機能とを有するものである。
The transport chamber 3 also has load lock chambers 6a and 6b.
As in the above, the atmosphere is usually maintained in a nitrogen atmosphere. However, when any of the gate valves 5a, 5b, 5c, 5d is opened, the load lock chambers 6a, 6b or the reactors 1a, 1b are opened.
A part of the atmospheric gas flows into the transfer chamber 3, and after all the gate valves 5a to 5d are closed, the atmosphere is gradually replaced with nitrogen by a nitrogen purge gas. The handler 4 in the transfer chamber 3 moves the mirror wafer 5 from the cassette placed in the load lock chamber 6a.
A function of extracting the wafers 5 one by one and transporting them into the transport chamber 3 via the gate valve 5c, and a function of transporting the transported mirror surface wafer 55 to the reaction furnace 1a or 1b via the gate valve 5a or 5b. And the reactor 1a
Alternatively, the function of transferring the epitaxial wafer 57, which has been vapor-phase grown in 1b, into the transfer chamber 3 via the gate valve 5a or 5b,
To the load lock chamber 6b via the gate valve 5d.

【0011】反応炉1a,1bは、ガス供給配管11
a,11bから導入される水素ガスにより常に水素雰囲
気に保たれているが、気相成長工程を行うためには、適
時塩化水素(HCl)等のエッチングガス、トリクロロ
シラン(SiHCl3)等のシリコン原料ガス、ジボラ
ン(B26)やホスフィン(PH3)等のドーパントガ
スが水素と混合されてプロセスガスとしてガス供給配管
11a,11bから供給される。ただし、ゲートバルブ
5a,5bが開く際には、搬送室3の雰囲気ガスの一部
が反応炉1a,1bに流入する。そして、ゲートバルブ
5a,5bを閉じた後は、水素ガスにより次第に水素置
換される。なお、反応炉1a,1bに供給されたプロセ
スガスは、排気管12a,12bを通して図示しないガ
ススクラバに送られ、ここで排気ガスからHClガス、
シリコン原料ガス、ドーパントガスなどを完全に除去し
た後、水素ガスのみが大気中に放出される。
The reactors 1a and 1b are connected to a gas supply pipe 11
Although a hydrogen atmosphere is always maintained by a hydrogen gas introduced from a and 11b, an etching gas such as hydrogen chloride (HCl) or a silicon gas such as trichlorosilane (SiHCl 3 ) is required for performing a vapor phase growth process. A source gas, a dopant gas such as diborane (B 2 H 6 ) or phosphine (PH 3 ) is mixed with hydrogen and supplied from the gas supply pipes 11 a and 11 b as a process gas. However, when the gate valves 5a and 5b are opened, a part of the atmospheric gas in the transfer chamber 3 flows into the reaction furnaces 1a and 1b. After the gate valves 5a and 5b are closed, hydrogen is gradually replaced by hydrogen gas. The process gas supplied to the reaction furnaces 1a and 1b is sent to a gas scrubber (not shown) through exhaust pipes 12a and 12b, where the exhaust gas converts HCl gas to HCl gas.
After completely removing the silicon source gas, the dopant gas, and the like, only the hydrogen gas is released into the atmosphere.

【0012】気相成長の際、反応炉1a,1bに鏡面ウ
ェーハ55を搬入するためには、先ず、ロードロック室
6aの扉を開き、該ロードロック室6a内にカセットを
搬入し、ロードロック室6aの扉を閉じる。次いで、ゲ
ートバルブ5cを開いてハンドラ4により1枚の鏡面ウ
ェーハ55を搬送室3に搬入し、ゲートバルブ5cを閉
じる。次いで、ゲートバルブ5a又は5bを開いてハン
ドラ4により反応炉1a又は1bのサセプタ上に鏡面ウ
ェーハ55を載置し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰し
た後にゲートバルブ5a又は5bを閉じる。図12の
(b)は、気相成長時の反応炉1a,1b内の温度サイ
クルを示す。反応炉1a,1b内は、例えば、常時80
0℃以上に設定されている。反応炉1a,1b内へ鏡面
ウェーハ55を搬入(t11)後、該鏡面ウェーハ55
の表面に形成されている自然酸化膜を除去するために、
例えば1150℃に昇温し(t12)、所望の時間(t
13)まで該温度に保持する。その後、エピタキシャル
層の成長温度(例えば、1130℃)まで降温し(t1
4)、成長が終了する(t15)まで該温度に保持す
る。気相成長の終了後は、800℃まで降温する(t1
6)。気相成長後のエピタキシャルウェーハ57を気相
成長装置10から搬出するには、先ず、ゲートバルブ5
a又は5bを開いて反応炉1a又は1bからハンドラ4
によりエピタキシャルウェーハ57を搬送室3まで搬出
し、ゲートバルブ5a又は5bを閉じる。次いで、ゲー
トバルブ5dを開いて搬送室3からハンドラ4によりエ
ピタキシャルウェーハ57をロードロック室6b内のカ
セットに移載し、ハンドラ4が搬送室3内に復帰した後
にゲートバルブ5dを閉じる。次いで、ロードロック室
6bの扉を開き、該ロードロック室6bからカセットを
搬出する。このように、ロードロック室6aに搬入され
たカセット内の鏡面ウェーハ55に対し、気相成長が順
次行われ、この結果、ロードロック室6bのカセット内
には、気相成長後のエピタキシャルウェーハ57が1枚
ずつ配される。また、1カセットの鏡面ウェーハへの気
相成長を全て終えると、次のカセットの鏡面ウェーハへ
の気相成長に移行する。
In order to carry the mirror wafer 55 into the reactors 1a and 1b during the vapor phase growth, first, the door of the load lock chamber 6a is opened, a cassette is carried into the load lock chamber 6a, and the load lock is performed. The door of the chamber 6a is closed. Next, the gate valve 5c is opened, one mirror surface wafer 55 is carried into the transfer chamber 3 by the handler 4, and the gate valve 5c is closed. Next, the gate valve 5a or 5b is opened, the mirror wafer 55 is mounted on the susceptor of the reaction furnace 1a or 1b by the handler 4, and the gate valve 5a or 5b is closed after the handler 4 returns to the transfer chamber 3. FIG. 12B shows a temperature cycle in the reactors 1a and 1b during vapor phase growth. The inside of the reactors 1a and 1b is, for example, always 80
It is set to 0 ° C or higher. After the mirror wafer 55 is loaded into the reaction furnaces 1a and 1b (t11), the mirror wafer 55 is
To remove the natural oxide film formed on the surface of
For example, the temperature is raised to 1150 ° C. (t12), and a desired time (t12)
Hold at this temperature until 13). Thereafter, the temperature is lowered to the growth temperature of the epitaxial layer (for example, 1130 ° C.) (t1).
4) The temperature is maintained until the growth is completed (t15). After completion of the vapor phase growth, the temperature is lowered to 800 ° C. (t1)
6). In order to carry out the epitaxial wafer 57 after the vapor phase growth from the vapor phase growth apparatus 10, first, the gate valve 5
a or 5b to open the handler 4a from the reactor 1a or 1b.
To carry out the epitaxial wafer 57 to the transfer chamber 3, and close the gate valve 5a or 5b. Next, the gate valve 5d is opened, the epitaxial wafer 57 is transferred from the transfer chamber 3 to the cassette in the load lock chamber 6b by the handler 4, and after the handler 4 returns to the inside of the transfer chamber 3, the gate valve 5d is closed. Next, the door of the load lock chamber 6b is opened, and the cassette is unloaded from the load lock chamber 6b. As described above, the vapor phase growth is sequentially performed on the mirror wafer 55 in the cassette loaded into the load lock chamber 6a. As a result, the epitaxial wafer 57 after the vapor phase growth is stored in the cassette in the load lock chamber 6b. Are arranged one by one. When all the vapor-phase growth on the mirror wafer of one cassette is completed, the process proceeds to the vapor-phase growth on the mirror wafer of the next cassette.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】気相成長工程におい
て、上記のように、CVD酸化膜から脱離した水分の影
響でエピタキシャル層を形成する基板の表面に微少な酸
化膜が形成されることにより、エピタキシャルウェーハ
の表面状態を悪化させることがある(面荒れの原因とな
ることがある)。また、気相成長工程において使用され
るHClガスやシリコン原料ガスは、反応炉内に水分が
存在すると非常に強い腐食性を示し、エピタキシャルウ
ェーハに対して金属汚染や結晶欠陥を引き起こす原因と
なったりする。このうち、金属汚染は、水分の存在下H
Clガスやシリコン原料ガスにより反応炉、ガス供給配
管あるいは排気管の金属部材が腐食された結果、それら
からの金属がウェーハ中に取り込まれることにより発生
する。また、結晶欠陥は、例えば、トリクロロシランな
どのシリコン原料が反応炉内で水分と反応することによ
りSiO2のパーティクルが生成され、このパーティク
ルが基板あるいは成長中のエピタキシャル層上に落下す
ることに起因する。
In the vapor phase growth step, as described above, a minute oxide film is formed on the surface of a substrate on which an epitaxial layer is formed due to the influence of moisture desorbed from a CVD oxide film. In some cases, the surface condition of the epitaxial wafer may be deteriorated (it may cause surface roughness). In addition, HCl gas and silicon source gas used in the vapor phase growth process show extremely strong corrosiveness when moisture is present in the reaction furnace, and may cause metal contamination and crystal defects on epitaxial wafers. I do. Among them, metal contamination is caused by H in the presence of moisture.
As a result of corrosion of metal members of the reaction furnace, gas supply pipes, or exhaust pipes by Cl gas or silicon source gas, metals are generated by being taken into the wafer. Crystal defects are caused, for example, by the reaction of silicon raw material such as trichlorosilane with moisture in a reaction furnace to generate SiO 2 particles, which drop on a substrate or a growing epitaxial layer. I do.

【0014】クリーンルーム内の空気中に含まれる水分
は、ロードロック室6a,6bの扉を開けた際に、クリ
ーンルームの雰囲気ガスとともにロードロック室6a,
6bに持ち込まれて該ロードロック室6a,6bの内壁
に付着する。この水分は、その後、ゲートバルブ5c,
5dを開けた際にはロードロック室6a,6bの雰囲気
ガスとともに搬送室3に持ち込まれ、同様に、ゲートバ
ルブ5a,5bを開けた際には搬送室3の雰囲気ガスと
ともに反応炉1a,1b内に持ち込まれる。そのため、
図10に示すように、ロードロック室6a,6bの扉を
開けた直後に成長したエピタキシャル層の面荒れの程度
(ヘイズレベル)は大きく、その後に反応炉1a,1b
内に持ち込まれる水分の量が減少するにつれて、面荒れ
も改善していく。ここで、図10は、面荒れの発生した
エピタキシャル層に光を当てることにより観察されるヘ
イズのレベルをエピタキシャルウェーハ毎に示す図であ
り、この図10に示すウェーハ番号は、1カセット内の
各ウェーハに対し、気相成長が行われた順に付された番
号である。
When the doors of the load lock chambers 6a and 6b are opened, the moisture contained in the air in the clean room and the atmospheric gas of the clean room when the doors of the load lock chambers 6a and 6b are opened.
6b and adheres to the inner walls of the load lock chambers 6a and 6b. This water is then supplied to the gate valve 5c,
When the gate valve 5a, 5b is opened, the reaction furnaces 1a, 1b are brought together with the atmospheric gas in the transfer chamber 3 when the gate valves 5a, 5b are opened. Brought into for that reason,
As shown in FIG. 10, the degree of surface roughness (haze level) of the epitaxial layer grown immediately after opening the doors of the load lock chambers 6a and 6b is large, and thereafter, the reactors 1a and 1b
As the amount of moisture brought in decreases, so does the surface roughness. Here, FIG. 10 is a diagram showing, for each epitaxial wafer, the haze level observed by irradiating the epitaxial layer with the roughened surface with light, and the wafer numbers shown in FIG. The numbers are assigned in the order in which the wafers are subjected to vapor phase growth.

【0015】図10から分かるように、ウェーハの搬送
のためにゲートバルブ5a〜5dを開くことにより、ク
リーンルーム内の空気中の水分が反応室1a,1b内に
持ち込まれてエピタキシャル層の面荒れを引き起こして
いる。そこで、ロードロック室6a,6b内を数Tor
rに減圧することによりロードロック室6a,6b内の
水分量を減少させた後に該ロードロック室6a,6b内
を窒素置換し、その後にゲートバルブ5c,5dを開け
ることで、クリーンルームから反応炉1a,1b内に持
ち込まれる水分量を低減する試みが行われている。
As can be seen from FIG. 10, when the gate valves 5a to 5d are opened to transfer the wafer, the moisture in the air in the clean room is brought into the reaction chambers 1a and 1b to reduce the surface roughness of the epitaxial layer. Is causing. Therefore, several torr are required in the load lock chambers 6a and 6b.
After reducing the water content in the load lock chambers 6a and 6b by reducing the pressure to r, the insides of the load lock chambers 6a and 6b are replaced with nitrogen, and then the gate valves 5c and 5d are opened. Attempts have been made to reduce the amount of moisture brought into the chambers 1a and 1b.

【0016】しかしながら、ロードロック室6a,6b
内の水分を十分に減少させた後にもかかわらず、排気管
12aあるいは12b内を流れる排気ガス中の水分濃度
を測定すると、10ppm程度の濃度がしばしば観察さ
れる。その水分は、例えばエピタキシャル層成長前の昇
温中にも観察され、エピタキシャル層の表面に面荒れが
形成されやすい1000℃〜1100℃の温度領域にお
いてもなお消失しない。すなわち、上記のように、ロー
ドロック室6a,6b内を減圧後、窒素置換するだけで
は、エピタキシャル層の面荒れを十分に低減できないと
いう問題があった。
However, the load lock chambers 6a, 6b
When the moisture concentration in the exhaust gas flowing through the exhaust pipe 12a or 12b is measured even after the moisture in the inside is sufficiently reduced, a concentration of about 10 ppm is often observed. The moisture is observed, for example, during the temperature rise before the epitaxial layer is grown, and does not disappear even in a temperature range of 1000 ° C. to 1100 ° C. where the surface of the epitaxial layer is likely to be rough. That is, as described above, there is a problem that the surface roughness of the epitaxial layer cannot be sufficiently reduced only by replacing the nitrogen in the load lock chambers 6a and 6b after decompression.

【0017】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、反応炉内に持ち込まれる水分量を低減
することができるシリコン単結晶基板およびシリコンエ
ピタキシャルウェーハの製造方法を提供することを目的
とする。また、本発明は、少なくとも1000℃〜11
00℃の温度領域における水分の発生を低減することが
できるシリコン単結晶基板およびシリコンエピタキシャ
ルウェーハの製造方法を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon single crystal substrate and a silicon epitaxial wafer which can reduce the amount of water brought into a reactor. Aim. Further, the present invention relates to at least 1000 ° C to 11 ° C.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a silicon single crystal substrate and a silicon epitaxial wafer that can reduce generation of moisture in a temperature region of 00 ° C.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、反応炉内
に持ち込まれる水分の原因として、プロセスガス、ロー
ドロック室内あるいは搬送室内の水分、反応炉自体の水
分、エピタキシャルウェーハの製造に使用される鏡面ウ
ェーハに付着している水分についてそれぞれ検討した。
SUMMARY OF THE INVENTION The inventors of the present invention use process gas, moisture in a load lock chamber or a transport chamber, moisture in a reactor itself, and the production of epitaxial wafers as the cause of moisture brought into the reactor. The moisture adhering to the mirror-finished wafer to be measured was examined.

【0019】まず、プロセスガスとして、ロードロック
室6a,6b及び搬送室3の雰囲気を形成する窒素と、
反応炉1a,1bの雰囲気を形成する水素とについて、
ガス供給配管11a,11b、16a、17a中に含ま
れる水分の濃度を、それぞれの露点から求めた。その結
果、窒素ならびに水素中の水分濃度はいずれも0.01
ppm以下であり、問題の無いレベルであった。
First, nitrogen forming the atmosphere of the load lock chambers 6a and 6b and the transfer chamber 3 is used as a process gas.
With respect to hydrogen forming the atmosphere of the reactors 1a and 1b,
The concentration of moisture contained in the gas supply pipes 11a, 11b, 16a, 17a was determined from the respective dew points. As a result, the water concentration in both nitrogen and hydrogen was 0.01
ppm or less, which was a level having no problem.

【0020】次に、ロードロック室6aならびに搬送室
3の雰囲気中の水分濃度を、それぞれの露点から求め
た。図2は、ロードロック室6aの扉を開けて室温25
℃、湿度46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック
室6a内を10分間晒してからロードロック室6aの扉
を閉じた後に、ロードロック室6a内の水分濃度が時間
経過とともに減少する様子を示す。水分濃度の測定中
は、ロードロック室6a内に15リットル/分の乾燥窒
素を供給した。図2に示すように、外気開放した直後に
約10000ppmまで上昇した水分濃度は、10時間
後に約2ppmとなり、22時間後には1ppm以下に
まで低下した。なお、ロードロック室6a内における数
ppmレベルの水分は、実質的に問題が無いことがわか
っている。
Next, the moisture concentrations in the atmosphere of the load lock chamber 6a and the transfer chamber 3 were determined from the respective dew points. FIG. 2 shows a state in which the door of the load lock
A state in which the moisture concentration in the load lock chamber 6a decreases with time after the door of the load lock chamber 6a is closed after exposing the inside of the load lock chamber 6a to a clean room atmosphere of 46 ° C. and a humidity of 46% for 10 minutes. During the measurement of the moisture concentration, 15 L / min of dry nitrogen was supplied into the load lock chamber 6a. As shown in FIG. 2, the water concentration that increased to about 10,000 ppm immediately after the outside air was released was about 2 ppm after 10 hours, and decreased to 1 ppm or less after 22 hours. It is known that the moisture of several ppm level in the load lock chamber 6a has substantially no problem.

【0021】図3は、ロードロック室6aから搬送室3
に持ち込まれる水分量を示す。A点、B点、C点は、前
記クリーンルーム雰囲気にロードロック室6a内を10
分間晒してからロードロック室6aの扉を閉じた後に、
該ロードロック室6a内を乾燥窒素でそれぞれ17時
間、5分間、25分間パージした後にゲートバルブ5c
を開けたときの水分濃度を示す。それぞれの時点での水
分濃度は、B点が約40ppm、C点が約6ppm、A
点が約2.5ppmであり、ロードロック室6aから搬
送室3に持ち込まれる水分量は、ロードロック室6aの
パージ時間が長い程減少することが分かる。
FIG. 3 shows a state in which the load lock chamber 6a is moved to the transfer chamber 3.
Indicates the amount of moisture brought into the vessel. Points A, B, and C are 10 points in the load lock chamber 6a in the clean room atmosphere.
After closing the door of the load lock chamber 6a after exposing for a minute,
After purging the load lock chamber 6a with dry nitrogen for 17 hours, 5 minutes and 25 minutes, respectively, the gate valve 5c
Shows the moisture concentration when is opened. The water concentration at each point was about 40 ppm at point B, about 6 ppm at point C,
The point is about 2.5 ppm, and it can be seen that the amount of moisture brought into the transfer chamber 3 from the load lock chamber 6a decreases as the purge time of the load lock chamber 6a increases.

【0022】図4は、ロードロック室6aから搬送室3
を介して反応炉1aに持ち込まれる水分量を示す。な
お、この測定の際、鏡面ウェーハ55の搬送は行わなか
った。また、気相成長のためのシリコン原料ガスもドー
パントガスも供給せず、反応炉1a内の温度のみを制御
した。反応炉1a内の水分濃度は、排気管12aに設置
した半導体レーザ分光分析装置にて測定した。半導体レ
ーザ分光分析装置による水分濃度の測定方法とは、波長
範囲1370nmから1389nmのレーザ光を被測定
ガスに照射し、その吸収によって水分濃度を測定する周
波数変調吸収分光法である。反応炉1a内の水分濃度と
排気管12aの水分濃度とは実質的に等しいので、排気
管12aでの測定結果を反応炉1a内の水分濃度として
以下に説明する。
FIG. 4 shows the transfer lock 3 from the load lock chamber 6a.
Indicates the amount of moisture brought into the reaction furnace 1a via. At the time of this measurement, the mirror surface wafer 55 was not transported. Further, neither the silicon source gas nor the dopant gas for vapor phase growth was supplied, and only the temperature in the reactor 1a was controlled. The water concentration in the reactor 1a was measured by a semiconductor laser spectrometer installed in the exhaust pipe 12a. The method for measuring the moisture concentration by the semiconductor laser spectroscopic analyzer is a frequency modulation absorption spectroscopy in which a laser beam having a wavelength range of 1370 nm to 1389 nm is irradiated to a gas to be measured and the moisture concentration is measured by absorption. Since the water concentration in the reaction furnace 1a is substantially equal to the water concentration in the exhaust pipe 12a, the measurement result in the exhaust pipe 12a will be described below as the water concentration in the reaction furnace 1a.

【0023】図4(a)は、反応炉1a内における水分
濃度の変化状況を示す。図4(b)は、反応炉1a内の
温度を示す。図4(c)は、気相成長装置10の操業状
態を示す。以下に、図4(c)に示す気相成長装置10
の操業状態を図1を参照しながら簡単に説明する。ただ
し、簡単のため、反応炉1aのみを使用するものとして
説明する。なお、図4の(c)において、縦軸の「1」
は、それぞれの作業(エッチ・コート、気相成長、ゲー
トバルブ5aの開動作、ロードロック室6aの扉の開動
作の何れか)が行われている状態を示し、「0」は、そ
れぞれの作業が行われていない状態を示す。
FIG. 4 (a) shows how the water concentration changes in the reactor 1a. FIG. 4B shows the temperature inside the reaction furnace 1a. FIG. 4C shows an operation state of the vapor phase growth apparatus 10. Hereinafter, the vapor phase growth apparatus 10 shown in FIG.
Will be briefly described with reference to FIG. However, for the sake of simplicity, description will be made assuming that only the reaction furnace 1a is used. In FIG. 4C, “1” on the vertical axis is used.
Indicates a state in which each of the operations (one of an etch coat, a vapor phase growth, an opening operation of the gate valve 5a, and an opening operation of the door of the load lock chamber 6a) is being performed, and “0” indicates each of the operations. Indicates that no work is being performed.

【0024】まず、ロードロック室6aの扉を開閉す
る。次に、反応炉1a内にHClガスを供給して該反応
炉1a内をエッチングし、さらにシリコン原料ガスを供
給して反応炉内に配置されたサセプタをシリコンでコー
ティングする。続いて、ゲートバルブ5aを開閉する。
この時、通常は鏡面ウェーハ55が反応炉1a内に搬入
されて気相成長が行われるが、鏡面ウェーハ55は搬入
しない。また、シリコン原料ガスも供給しない。気相成
長用の昇降温が終了後、ゲートバルブ5aを再び開閉す
る。この時、通常は鏡面ウェーハが反応炉1aから搬出
される。そして、反応炉1a内のエッチングからゲート
バルブ5aを2度開閉するまでの操作を6回繰り返した
後に、ロードロック室6bの扉を開閉する。
First, the door of the load lock chamber 6a is opened and closed. Next, HCl gas is supplied into the reaction furnace 1a to etch the inside of the reaction furnace 1a, and further, silicon source gas is supplied to coat the susceptor disposed in the reaction furnace with silicon. Subsequently, the gate valve 5a is opened and closed.
At this time, usually, the mirror wafer 55 is carried into the reaction furnace 1a and vapor phase growth is performed, but the mirror wafer 55 is not carried. Also, no silicon source gas is supplied. After the temperature rise / fall for vapor phase growth is completed, the gate valve 5a is opened and closed again. At this time, the mirror wafer is usually unloaded from the reactor 1a. After the operation from etching in the reaction furnace 1a to opening and closing the gate valve 5a twice is repeated six times, the door of the load lock chamber 6b is opened and closed.

【0025】図4(a)から明らかなように、ゲートバ
ルブ5aが開閉してロードロック室6aの水分が搬送室
3を介して反応炉1aに持ち込まれる度に、反応炉1a
内の水分濃度は上昇する。ただし、その上昇の程度は、
ロードロック室6aの扉が開閉した当初に10ppm程
度の水分濃度であったものが、徐々に減少し、次にロー
ドロック室6bの扉を開閉する直前には1ppm以下に
まで下がっている。
As is apparent from FIG. 4 (a), each time the gate valve 5a opens and closes and moisture in the load lock chamber 6a is brought into the reactor 1a via the transfer chamber 3, the reactor 1a is opened.
The water concentration in the interior rises. However, the extent of the rise is
The water concentration was about 10 ppm at the beginning when the door of the load lock chamber 6a was opened and closed, but gradually decreased to 1 ppm or less immediately before the door of the load lock chamber 6b was opened and closed.

【0026】図5は図4と同様に、ロードロック室6a
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図5は、図4の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成していない鏡面ウ
ェーハの搬送を行った。この場合も図4と同様に、時間
の経過とともに反応炉1a内の水分濃度は徐々に減少す
る。
FIG. 5 is a view similar to FIG.
5 shows a change state of the concentration of moisture brought into the reaction furnace 1a from the transfer chamber 3 through the transfer chamber 3. However, in FIG. 5, unlike the case of FIG. 4, a mirror-surface wafer having no CVD oxide film formed on the main back surface was transported. Also in this case, as in FIG. 4, the water concentration in the reaction furnace 1a gradually decreases with time.

【0027】図6は図5と同様に、ロードロック室6a
から搬送室3を介して反応炉1aに持ち込まれる水分濃
度の変化状況を示す。ただし、図6は、図5の場合とは
異なり、主裏面にCVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハ
の搬送を行った。この場合は、図4及び図5に示す結果
とは異なり、ピーク値で約10ppmの水分が全般に観
察される。
FIG. 6 is a view similar to FIG.
5 shows a change state of the concentration of moisture brought into the reaction furnace 1a from the transfer chamber 3 through the transfer chamber 3. However, in FIG. 6, unlike the case of FIG. 5, a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on the main back surface was transported. In this case, unlike the results shown in FIGS. 4 and 5, a water content of about 10 ppm in peak value is generally observed.

【0028】図4、図5ならびに図6に示される結果よ
り、CVD酸化膜を形成した鏡面ウェーハから水分が発
生していることが判る。そこで、水分の観察されるタイ
ミングを説明するために、図6に示す複数のエピタキシ
ャル成長工程のうち1工程を拡大して図7に示す。ただ
し、図7においては気相成長時にシリコン原料ガスとド
ーパントガスを供給した。図7に示すように、水分は反
応炉1a内のエッチング中と気相成長中に発生するが、
その他に、鏡面ウェーハの昇温開始直後から1150℃
における熱処理までの間にも発生する。すなわち、CV
D酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハを加熱する
と、CVD酸化膜から水分が脱離する。
From the results shown in FIGS. 4, 5 and 6, it can be seen that moisture is generated from the mirror-finished wafer on which the CVD oxide film is formed. In order to explain the timing at which moisture is observed, one of the plurality of epitaxial growth steps shown in FIG. 6 is enlarged and shown in FIG. However, in FIG. 7, a silicon source gas and a dopant gas were supplied during vapor phase growth. As shown in FIG. 7, moisture is generated during etching in the reaction furnace 1a and during vapor phase growth.
In addition, 1150 ° C immediately after the start of temperature rise of the mirror wafer
Also occurs before the heat treatment in the above. That is, CV
When the mirror surface wafer having the D oxide film formed on the main back surface is heated, moisture is desorbed from the CVD oxide film.

【0029】図8に、CVD酸化膜を主裏面に形成した
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に発生する水
分濃度を示す。試料として、厚さ500nmのCVD酸
化膜を主裏面に形成した、直径200mm、面方位(1
00)、抵抗率0.01Ω・cm〜0.02Ω・cmの
ボロンをドープした鏡面ウェーハを用いた。図8におい
て、前記鏡面ウェーハの加熱を開始すると、約200℃
〜300℃の間を除き、水素雰囲気中の水分濃度は次第
に増加していく。ところが、加熱温度が約550℃を越
えたところで水分濃度は減少に転じ、800℃近傍で水
分濃度は0.1ppm以下になった。
FIG. 8 shows the concentration of water generated when a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on the main back surface is heated in a hydrogen atmosphere. As a sample, a 500-nm-thick CVD oxide film was formed on the main back surface, diameter 200 mm, plane orientation (1
00), a mirror-doped wafer doped with boron having a resistivity of 0.01 Ω · cm to 0.02 Ω · cm was used. In FIG. 8, when heating of the mirror-finished wafer is started, about 200 ° C.
Except between ~ 300 ° C, the water concentration in the hydrogen atmosphere gradually increases. However, when the heating temperature exceeded about 550 ° C., the water concentration began to decrease, and at around 800 ° C., the water concentration became 0.1 ppm or less.

【0030】図9に、CVD酸化膜を主裏面に形成した
鏡面ウェーハを水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領
域で観測される水分濃度を示す。昇温は100℃から開
始し、100℃毎に5分間同じ温度で保持した。試料と
しては、図8と同様のものを用いたが、CVD酸化膜の
厚さは300nmであった。
FIG. 9 shows the moisture concentration observed in each temperature region when the temperature of a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on the main back surface is raised in a hydrogen atmosphere. The temperature rise was started from 100 ° C., and kept at the same temperature every 100 ° C. for 5 minutes. The same sample as that shown in FIG. 8 was used, but the thickness of the CVD oxide film was 300 nm.

【0031】図9に示すように、200℃以上において
100℃間隔で5分間同じ温度に保持すると、観測され
る水分濃度は各々に0.1ppm以下になるので、その
温度においてCVD酸化膜から脱離しうる水分は実質的
に完全に脱離することがわかる。また、900℃以上で
脱離する水分は観察されなかった。これは、800℃の
温度領域で鏡面ウェーハを加熱することにより、該鏡面
ウェーハの主裏面に形成したCVD酸化膜から水分を完
全に脱離させることができることを意味する。即ち、8
00℃の温度領域で鏡面ウェーハを加熱し水分を脱離さ
せると、その後、1000℃〜1100℃の温度領域に
設定しても、鏡面ウェーハのCVD酸化膜から水分が脱
離することがない。
As shown in FIG. 9, when the same temperature is maintained at 200 ° C. or more at 100 ° C. intervals for 5 minutes, the observed moisture concentrations become 0.1 ppm or less, respectively. It can be seen that the releasable water is substantially completely eliminated. Further, no water desorbed at 900 ° C. or higher was observed. This means that by heating the mirror wafer in a temperature range of 800 ° C., water can be completely eliminated from the CVD oxide film formed on the main back surface of the mirror wafer. That is, 8
When the mirror surface wafer is heated in the temperature region of 00 ° C. to desorb moisture, moisture is not desorbed from the CVD oxide film of the mirror surface wafer even if the temperature is set in the temperature range of 1000 ° C. to 1100 ° C.

【0032】以上の検討から明らかなように、反応炉1
aに持ち込まれる主たる水分は、鏡面ウェーハのCVD
酸化膜中に含有され、加熱により該CVD酸化膜から脱
離する含有水分と、反応炉1aへの基板の搬送に伴って
気相成長装置10外から流入する雰囲気ガスに含まれる
雰囲気水分の2種類であることが分かる。従って、これ
ら含有水分及び雰囲気水分を十分に排除した後に、反応
炉1aにて気相成長を行うことにより、エピタキシャル
層の表面に面荒れが形成されることを抑制できる。ま
た、エピタキシャルウェーハに対する金属汚染、結晶欠
陥やパーティクルの発生も抑制できる。
As is clear from the above examination, the reactor 1
The main moisture that is brought into a
The moisture contained in the oxide film and desorbed from the CVD oxide film by heating and the atmospheric moisture contained in the atmospheric gas flowing from outside the vapor phase growth apparatus 10 with the transfer of the substrate to the reactor 1a. You can see that it is kind. Therefore, the formation of surface roughness on the surface of the epitaxial layer can be suppressed by performing vapor phase growth in the reaction furnace 1a after sufficiently removing the contained moisture and atmospheric moisture. In addition, the generation of metal contamination, crystal defects and particles on the epitaxial wafer can be suppressed.

【0033】そこで、本発明のシリコンエピタキシャル
ウェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成さ
れたシリコン単結晶基板に対し800℃以上900℃未
満の温度条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にする熱処理工程と、前記シリコン単結晶
基板の主表面上に気相成長によりシリコンエピタキシャ
ル層を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特
徴とする。
Therefore, the method for manufacturing a silicon epitaxial wafer of the present invention is characterized in that a silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on the main back surface is subjected to a heat treatment at a temperature of 800 ° C. or more and less than 900 ° C. Under the conditions, the water concentration desorbed from the silicon single crystal substrate is set to 0.
A heat treatment step of reducing the concentration to 1 ppm or less and a vapor phase growth step of forming a silicon epitaxial layer on the main surface of the silicon single crystal substrate by vapor phase growth are performed in this order.

【0034】また、好ましくは、気相成長装置が備える
ロードロック室内を減圧することにより、前記気相成長
装置外から持ち込まれる水分をロードロック室内で十分
に低減し、反応炉内に持ち込まないようにする。
Preferably, by reducing the pressure in the load lock chamber provided in the vapor phase growth apparatus, moisture introduced from outside the vapor phase growth apparatus is sufficiently reduced in the load lock chamber so that the moisture is not brought into the reaction furnace. To

【0035】また、本発明のシリコンエピタキシャルウ
ェーハの製造方法は、主裏面にCVD酸化膜が形成され
たシリコン単結晶基板に対して塩素処理を施す塩素処理
工程と、前記シリコン単結晶基板の主表面上にシリコン
エピタキシャル層を形成する気相成長工程とをこの順に
行うことを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a silicon epitaxial wafer according to the present invention, a chlorination process is performed in which a silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on the main back surface is chlorinated; And a vapor phase growth step of forming a silicon epitaxial layer thereon in this order.

【0036】さらに、本発明のシリコン単結晶基板は、
主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン単結晶基板であ
って、800℃以上900℃未満の温度条件の熱処理を
施すことにより、前記温度条件で脱離する水分濃度が
0.1ppm以下にされていることを特徴とする。
Further, the silicon single crystal substrate of the present invention
A silicon single crystal substrate having a CVD oxide film on a main back surface, wherein a heat treatment is performed at a temperature condition of 800 ° C. or more and less than 900 ° C., so that the concentration of water desorbed under the temperature condition is 0.1 ppm or less. It is characterized by the following.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るシリコン単
結晶基板およびシリコンエピタキシャルウェーハの製造
方法について説明する。本発明に係るシリコン単結晶基
板は、FZ法あるいはCZ法等により製造されたシリコ
ン単結晶インゴットから、スライス工程、面取り工程、
ラッピング工程、エッチング工程、CVD酸化膜成長工
程、鏡面研磨工程を通して製造され、その主裏面にCV
D酸化膜の形成された気相成長用の基板であり、CVD
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に、シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度が
0.1ppm以下となるまで、塩素処理あるいは800
℃以上900℃未満の温度条件での熱処理を施すことに
より製造することができる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for manufacturing a silicon single crystal substrate and a silicon epitaxial wafer according to the present invention will be described below. The silicon single crystal substrate according to the present invention can be formed by slicing, chamfering, or the like from a silicon single crystal ingot manufactured by the FZ method or the CZ method.
Manufactured through a lapping process, an etching process, a CVD oxide film growing process, and a mirror polishing process.
A substrate for vapor phase growth on which a D oxide film has been formed.
Between the step of growing the oxide film and the step of growing the vapor phase of the epitaxial layer, a chlorine treatment or 800 treatment is performed until the concentration of water desorbed from the silicon single crystal substrate becomes 0.1 ppm or less.
It can be manufactured by performing heat treatment under a temperature condition of not less than 900 ° C. and less than 900 ° C.

【0038】前記800℃以上900℃未満の熱処理
は、5分間以上行うことにより、CVD酸化膜から脱離
する水分濃度を確実に0.1ppm以下にすることがで
きる。しかし、上記温度範囲で30分以上熱処理を続け
ても水分の脱離はもはや観察されないので、熱処理は3
0分間未満で十分である。上記熱処理が施されたシリコ
ン単結晶基板のCVD酸化膜に、洗浄等により水が一旦
付着しても、その後に行われる800℃以上900℃未
満の熱処理において脱離する水分濃度は0.1ppm以
下に保たれる。
By performing the heat treatment at 800 ° C. or more and less than 900 ° C. for 5 minutes or more, the concentration of water released from the CVD oxide film can be reliably reduced to 0.1 ppm or less. However, even if the heat treatment is continued for 30 minutes or more in the above temperature range, the desorption of water is no longer observed.
Less than 0 minutes is sufficient. Even if water is once attached to the CVD oxide film of the silicon single crystal substrate subjected to the heat treatment by washing or the like, the water concentration desorbed in the subsequent heat treatment at 800 ° C. or more and less than 900 ° C. is 0.1 ppm or less. Is kept.

【0039】本発明の塩素処理および熱処理は、CVD
酸化膜の成長工程とエピタキシャル層の気相成長工程と
の間に行えばよい。以下に好ましい実施の形態の例を示
す。
The chlorination and heat treatment of the present invention are performed by CVD.
It may be performed between the step of growing the oxide film and the step of growing the vapor phase of the epitaxial layer. An example of a preferred embodiment will be described below.

【0040】〔第1の実施の形態〕図11は、第1の実
施の形態に用いられる気相成長装置20の特徴部分を示
す要部拡大側断面図である。この気相成長装置20は、
以下に説明する点を除いては、上記の課題を解決するた
めの手段に記載の気相成長装置10と同様であるため、
同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略
する。
[First Embodiment] FIG. 11 is an enlarged side sectional view of a main part showing a characteristic portion of a vapor phase growth apparatus 20 used in the first embodiment. This vapor phase growth apparatus 20
Except for the points described below, the configuration is the same as that of the vapor phase growth apparatus 10 described in Means for Solving the Problems.
The same components are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0041】この第1の実施の形態は、上記気相成長装
置10のロードロック室6aに相当するロードロック室
26aにて本発明に係る熱処理工程を行うことを主な特
徴としている。このことを好適になし得るために、ロー
ドロック室26aは、例えば、ハロゲンランプ21,…
などからなる加熱手段と、熱処理工程の際に鏡面ウェー
ハ55が載置されるサセプタ28と、サセプタ28およ
び鏡面ウェーハ55が内部に配される石英ガラス容器2
7とを備える。
The first embodiment is characterized mainly in that the heat treatment step according to the present invention is performed in a load lock chamber 26a corresponding to the load lock chamber 6a of the vapor phase growth apparatus 10. In order to preferably achieve this, the load lock chamber 26a is provided with, for example, the halogen lamps 21,.
A susceptor 28 on which the mirror wafer 55 is placed during the heat treatment step; and a quartz glass container 2 in which the susceptor 28 and the mirror wafer 55 are disposed.
7 is provided.

【0042】また、この第1の実施の形態は、ロードロ
ック室26a内に鏡面ウェーハ55が搬入された後、該
ロードロック室26a内を一旦減圧した後に、該ロード
ロック室26a内に窒素ガスを導入して、本発明に係る
熱処理工程を行うことをもう1つの主な特徴としてい
る。このことを好適になし得るために、ロードロック室
26aは、該ロードロック室26a内を減圧するための
減圧手段を備えている。この減圧手段は、例えばポンプ
(例えば、油拡散式等)22などからなり、排気管23
によりロードロック室26a内と接続されている。ま
た、ロードロック室26aは、該ロードロック室26a
内に窒素ガスを導入するための導入管30を備えてい
る。なお、ロードロック室26aには、導入管30と対
に、該ロードロック室26aから窒素ガスを排気するた
めの排気管31が備えられており、導入管30からロー
ドロック室26aに導入される窒素ガスにより、ロード
ロック室26a内が窒素雰囲気に保たれる構成となって
いる。さらに、ロードロック室26aは、この排気管2
3に設けられたバルブ24と、導入管30および排気管
に設けられたバルブ32,33とを備えている。なお、
ロードロック室26aの筐体36は、十分な強度を有す
る、例えば金属製(例えば、ステンレス製)のものであ
り、減圧により変形しない。
In the first embodiment, after the mirror wafer 55 is carried into the load lock chamber 26a, the pressure inside the load lock chamber 26a is once reduced, and then the nitrogen gas is introduced into the load lock chamber 26a. And performing the heat treatment step according to the present invention as another main feature. In order to preferably do this, the load lock chamber 26a is provided with a pressure reducing means for reducing the pressure inside the load lock chamber 26a. The decompression means includes, for example, a pump (for example, an oil diffusion type) 22 and the like, and an exhaust pipe 23.
Is connected to the inside of the load lock chamber 26a. Further, the load lock chamber 26a is
An introduction pipe 30 for introducing nitrogen gas into the inside is provided. The load lock chamber 26a is provided with an exhaust pipe 31 for exhausting nitrogen gas from the load lock chamber 26a, which is paired with the introduction pipe 30, and is introduced from the introduction pipe 30 into the load lock chamber 26a. The load lock chamber 26a is maintained in a nitrogen atmosphere by the nitrogen gas. Further, the load lock chamber 26a is
3 and valves 32 and 33 provided in the introduction pipe 30 and the exhaust pipe. In addition,
The housing 36 of the load lock chamber 26a is made of, for example, metal (for example, stainless steel) having sufficient strength and does not deform due to pressure reduction.

【0043】また、気相成長装置20に備えられる反応
室は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であれば
よいが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良
く、任意である。さらに、気相成長装置20には、ロー
ドロック室26aの手前に配置されたカセット34から
鏡面ウェーハ55を1枚ずつ抜き出してロードロック室
26a内に供給するハンドラ35が備えられている。
The number of reaction chambers provided in the vapor phase growth apparatus 20 may be, for example, only one (single) of the reaction chamber 1a, but the number of reaction chambers may be two or more (plural). Good and optional. Further, the vapor phase epitaxy apparatus 20 is provided with a handler 35 for extracting mirror wafers 55 one by one from the cassette 34 disposed in front of the load lock chamber 26a and supplying the same to the load lock chamber 26a.

【0044】次に、本発明に係る熱処理工程を含む作業
手順について説明する。
Next, an operation procedure including a heat treatment step according to the present invention will be described.

【0045】先ず、ロードロック室26aの扉の手前
に、鏡面ウェーハ55を搭載したカセット34を配置す
る。次に、ロードロック室26aの扉を開き、ハンドラ
35によりカセット34から鏡面ウェーハ55を1枚抜
き取り、この鏡面ウェーハ55をロードロック室26a
内の石英ガラス容器27内のサセプタ28上に移載し
て、ロードロック室26aの扉を閉じる。なお、この
際、気相成長装置20外の雰囲気(水分を含む雰囲気)
が、ロードロック室26a内に流入する。
First, in front of the door of the load lock chamber 26a, the cassette 34 on which the mirror wafer 55 is mounted is arranged. Next, the door of the load lock chamber 26a is opened, one mirror surface wafer 55 is extracted from the cassette 34 by the handler 35, and this mirror surface wafer 55 is removed from the load lock chamber 26a.
Is transferred onto the susceptor 28 in the quartz glass container 27 therein, and the door of the load lock chamber 26a is closed. At this time, the atmosphere outside the vapor phase growth apparatus 20 (the atmosphere containing moisture)
Flows into the load lock chamber 26a.

【0046】次に、ロードロック室26a内を減圧す
る。この減圧の際には、例えば、バルブ32→バルブ3
3→バルブ24の順に閉じてから、ポンプ22を起動さ
せ、バルブ24を開くと良い。やがて、ロードロック室
内26aが十分に(例えば、数Torr程度まで)減圧
されると、先ず、バルブ24を閉じてからポンプ22を
停止する。この段階では、先にロードロック室26a内
に流入した、気相成長装置20外の雰囲気が、ほぼ完全
にロードロック室26aから排気されている。従って、
ロードロック室26a内の減圧雰囲気中には、後に行わ
れる気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態である。ただし、この段階では、未だ、鏡
面ウェーハ55のCVD酸化膜中には、気相成長工程に
おいて問題となる水分が含有されているが、この水分の
除去は、後に本発明に係る熱処理工程にて行われる。
Next, the pressure inside the load lock chamber 26a is reduced. At the time of this pressure reduction, for example, the valve 32 → the valve 3
It is preferable to start the pump 22 and open the valve 24 after closing in the order of 3 → the valve 24. When the pressure in the load lock chamber 26a is sufficiently reduced (for example, to about several Torr), the valve 24 is first closed, and then the pump 22 is stopped. At this stage, the atmosphere outside the vapor phase growth apparatus 20 that has flowed into the load lock chamber 26a first has been almost completely exhausted from the load lock chamber 26a. Therefore,
In the reduced-pressure atmosphere in the load lock chamber 26a, there is substantially no moisture which becomes a problem in a vapor phase growth process performed later. However, at this stage, the CVD oxide film of the mirror-polished wafer 55 still contains moisture which is a problem in the vapor phase growth step, and the removal of this moisture will be performed later in the heat treatment step according to the present invention. Done.

【0047】このように、ロードロック室26aの減圧
が終了すると、次に、ロードロック室26a内に窒素ガ
スを導入して、ロードロック室26a内を常圧化する。
この際には、例えば、先ず、バルブ32を開くことで、
ロードロック室26a内への窒素ガスの導入を開始し、
やがてロードロック室内26aが常圧になるか又は常圧
をわずかに越える程度の圧力になった時点でバルブ33
を開き、排気管31を介したパージガスの排気を開始す
る。ロードロック室26aが常圧以下の状態でバルブ3
3を開いてしまうと、排気管31内の雰囲気ガス(水分
を含んでいる虞がある)がロードロック室26a内に逆
流してしまうが、上記の手順でパージガスの排気を開始
することで、排気管31内の雰囲気ガスがロードロック
室26a内に逆流することを防止できる。以上におい
て、ロードロック室26a内へ鏡面ウェーハ55を投入
した後に該ロードロック室26aを一旦減圧し、さらに
その後、該ロードロック室26a内に窒素ガスを導入し
て、ロードロック室26a内の雰囲気ガスをほぼ完全に
乾燥窒素で置換する置換工程が完了する。なお、以上の
作業終了後も、引き続き、ロードロック室26a内に
は、導入管30を介して窒素ガスが導入(ならびに排気
管31を介して排気)され続けている。
When the decompression of the load lock chamber 26a is completed, nitrogen gas is introduced into the load lock chamber 26a to make the load lock chamber 26a normal pressure.
In this case, for example, by first opening the valve 32,
Start introduction of nitrogen gas into the load lock chamber 26a,
Eventually, when the pressure in the load lock chamber 26a becomes a normal pressure or a pressure slightly exceeding the normal pressure, the valve 33 is turned on.
Is opened, and the exhaust of the purge gas via the exhaust pipe 31 is started. When the load lock chamber 26a is under normal pressure, the valve 3
When the gas outlet 3 is opened, the atmospheric gas (possibly containing moisture) in the exhaust pipe 31 flows back into the load lock chamber 26a. It is possible to prevent the atmospheric gas in the exhaust pipe 31 from flowing back into the load lock chamber 26a. As described above, after the mirror wafer 55 is loaded into the load lock chamber 26a, the load lock chamber 26a is once depressurized, and thereafter, nitrogen gas is introduced into the load lock chamber 26a, and the atmosphere in the load lock chamber 26a is reduced. The replacement step of almost completely replacing the gas with dry nitrogen is completed. It should be noted that, even after the above operation is completed, nitrogen gas is continuously introduced into the load lock chamber 26a through the introduction pipe 30 (and exhausted through the exhaust pipe 31).

【0048】次に、本発明に係る熱処理工程を行う。先
ず、加熱手段として例示するハロゲンランプ21,…を
点灯し、サセプタ28上の鏡面ウェーハ55が800℃
以上900℃未満の温度条件となるまで、ロードロック
室26a内を昇温する。ここでの温度条件は、具体的に
は、例えば、800℃で良い。800℃まで鏡面ウェー
ハ55が昇温されると、ハロゲンランプ21,…の出力
を調整して、この温度条件を所定時間(例えば、5分以
上30分未満)継続させて本発明に係る熱処理を行う。
この熱処理を行うことにより、鏡面ウェーハ55の裏面
側のCVD酸化膜から水分が脱離し、熱処理が終了する
前には、CVD酸化膜から脱離する水分量は0.1pp
m以下まで減少する。以上において、気相成長工程にお
いて問題となる水分が、鏡面ウェーハ55のCVD酸化
膜中から十分に除去された状態となる。即ち、上記の置
換工程及び熱処理工程の結果、ロードロック室26a内
の雰囲気中にも、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜中に
も、気相成長工程において問題となる水分が実質的に存
在しない状態となる。
Next, a heat treatment step according to the present invention is performed. First, the halogen lamps 21,... Exemplifying the heating means are turned on, and the mirror surface wafer 55 on the susceptor 28 is set to 800 ° C.
The temperature in the load lock chamber 26a is increased until the temperature condition becomes less than 900 ° C. Specifically, the temperature condition here may be, for example, 800 ° C. When the temperature of the mirror wafer 55 is raised to 800 ° C., the output of the halogen lamps 21 is adjusted, and the temperature condition is maintained for a predetermined time (for example, 5 minutes or more and less than 30 minutes) to perform the heat treatment according to the present invention. Do.
By performing this heat treatment, water is desorbed from the CVD oxide film on the back surface side of the mirror wafer 55, and before the heat treatment is completed, the amount of water desorbed from the CVD oxide film is 0.1 pp.
m or less. As described above, a state in which the moisture which is a problem in the vapor phase growth step is sufficiently removed from the CVD oxide film of the mirror-finished wafer 55 is obtained. That is, as a result of the above-described replacement step and heat treatment step, there is substantially no moisture which is a problem in the vapor phase growth step, neither in the atmosphere in the load lock chamber 26a nor in the CVD oxide film of the mirror wafer 55. Becomes

【0049】上記の熱処理工程後、鏡面ウェーハ55を
ロードロック室26aから搬送室3を介して反応炉1a
に搬送して気相成長工程を行う手順、および、該気相成
長工程後のエピタキシャルウェーハ57を反応炉1aか
ら搬送室3を介してロードロック室6bに搬送する手順
を、上記の課題を解決するための手段に記載の手順と同
様に行う。
After the above heat treatment step, the mirror wafer 55 is transferred from the load lock chamber 26a through the transfer chamber 3 to the reaction furnace 1a.
The procedure for carrying out the vapor phase growth step by transporting the epitaxial wafer 57 after the vapor phase growth step and the procedure for transporting the epitaxial wafer 57 after the vapor phase growth step from the reaction furnace 1a to the load lock chamber 6b via the transport chamber 3 solves the above problems. The procedure is the same as described in the section for performing

【0050】以上のような第1の実施の形態の気相成長
装置20によれば、ロードロック室26aにて、本発明
に係る熱処理工程を行うことができる。従って、気相成
長前の、鏡面ウェーハ55のCVD酸化膜内の水分を、
気相成長時に問題とならないレベルまで低減することが
でき、1000℃〜1100℃の温度領域においてCV
D酸化膜から水分が発生することを実質的に防止でき
る。しかも、熱処理工程を行う前に、予め、ロードロッ
ク室26aを一旦減圧した後、該ロードロック室26a
に乾燥窒素を導入して、該ロードロック室26a内を、
ほぼ完全に窒素置換することができるので、気相成長装
置20外(クリーンルーム等)からロードロック室26
aならびに搬送室3を介して、反応炉1aへ水分を持ち
込んでしまうことを極力低減できる。従って、気相成長
工程は、問題となる水分が含まれない反応ガス雰囲気中
で行われるので、エピタキシャル層の表面に面荒れが形
成されることを抑制でき、その結果、気相成長後のエピ
タキシャル層の表面に面荒れが観察される率を低減でき
る。また、問題となる水分が含まれない雰囲気中にHC
lガスやシリコン原料ガスを供給することができるの
で、パーティクル、積層欠陥(SF)、あるいは金属汚
染の発生率を低減できる。
According to the vapor phase growth apparatus 20 of the first embodiment as described above, the heat treatment step according to the present invention can be performed in the load lock chamber 26a. Therefore, before the vapor phase growth, the moisture in the CVD oxide film of
CV can be reduced to a level that does not cause a problem during vapor phase growth.
Generation of moisture from the D oxide film can be substantially prevented. In addition, before performing the heat treatment process, the pressure in the load lock chamber 26a is once reduced in advance, and then the load lock chamber 26a is depressurized.
Is introduced into the load lock chamber 26a,
Since nitrogen can be almost completely replaced with nitrogen, the load lock chamber 26 can be removed from the outside of the vapor phase growth apparatus 20 (such as a clean room).
a and the transfer chamber 3 can be reduced as much as possible to bring moisture into the reaction furnace 1a. Therefore, since the vapor phase growth step is performed in a reaction gas atmosphere containing no water of interest, it is possible to suppress the formation of surface roughness on the surface of the epitaxial layer. The rate at which surface roughness is observed on the surface of the layer can be reduced. In addition, in an atmosphere that does not contain moisture,
Since 1 gas or silicon source gas can be supplied, the incidence of particles, stacking faults (SF), or metal contamination can be reduced.

【0051】なお、上記の第1の実施の形態では、ロー
ドロック室26aにて窒素置換が終了した後に熱処理の
ための昇温を行ったが、例えば、減圧後、直ちに昇温を
開始して、熱処理と窒素置換の一部とを並行して行うこ
ととしても良い。
In the first embodiment, the temperature for the heat treatment is increased after the nitrogen replacement in the load lock chamber 26a. For example, the temperature is increased immediately after the pressure is reduced. Alternatively, the heat treatment and a part of the nitrogen substitution may be performed in parallel.

【0052】〔第2の実施の形態〕第2の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、気相成長工程の前に、
該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合について説明
する。この第2の実施の形態では、上記の課題を解決す
るための手段に記載の気相成長装置10と同様の気相成
長装置(図示略)を用いるため、同一の構成要素には同
一の符号を付し、その説明を省略する。なお、この第2
の実施の形態で用いる気相成長装置に備えられる反応室
は、例えば、反応室1aの1つだけ(単数)であればよ
いが、反応室の数は2つ以上(複数)であっても良く
(例えば、反応炉1bを備えても良く)、任意である。
[Second Embodiment] In a second embodiment, the heat treatment step according to the present invention is performed before the vapor phase growth step.
A case where the step is performed in a reactor for performing the vapor phase growth step will be described. In the second embodiment, since the same vapor growth apparatus (not shown) as the vapor growth apparatus 10 described in Means for Solving the Problems is used, the same components are denoted by the same reference numerals. And description thereof is omitted. Note that this second
The reaction chamber provided in the vapor phase growth apparatus used in the embodiment may be, for example, only one (single) reaction chamber 1a, but the number of reaction chambers may be two or more (plural). Good (for example, the reactor 1b may be provided) and optional.

【0053】この第2の実施の形態において、本発明に
係る熱処理工程を行うためには、先ず、鏡面ウェーハ5
5を反応炉1aに搬入してサセプタ上に載置する。ここ
で、図12の(a)に示すように、反応炉1aは、気相
成長後に降温した状態(t0)であっても、内部の温度
が800℃程度に保たれている。従って、鏡面ウェーハ
55は、反応炉1aに搬入される(t1)と同時に加熱
が開始され、直ちに800℃まで昇温される(t2)。
鏡面ウェーハの温度が800℃まで上昇すると、この状
態で、5分間以上30分未満の時間保持する(t3ま
で)。これにより、本発明に係る熱処理工程が行われ
る。熱処理工程を終えると、図12の(b)におけるt
12→t13→t14→t15→t16に示すのと同じ
温度サイクルで反応炉1a内の熱環境を変化させる処理
と、この処理と並行して適時所定の原料ガス等の供給を
行う処理とを行って、気相成長工程を行う。
In the second embodiment, in order to perform the heat treatment process according to the present invention, first, the mirror wafer 5
5 is loaded into the reaction furnace 1a and placed on the susceptor. Here, as shown in FIG. 12A, the internal temperature of the reactor 1a is maintained at about 800 ° C. even when the temperature is lowered (t0) after the vapor phase growth. Therefore, the mirror-faced wafer 55 starts heating at the same time as being loaded into the reaction furnace 1a (t1), and is immediately heated to 800 ° C. (t2).
When the temperature of the mirror wafer rises to 800 ° C., this state is maintained for 5 minutes or more and less than 30 minutes (until t3). Thereby, the heat treatment step according to the present invention is performed. When the heat treatment step is completed, t in FIG.
The process of changing the thermal environment in the reactor 1a is performed in the same temperature cycle as indicated by 12 → t13 → t14 → t15 → t16, and the process of supplying a predetermined raw material gas or the like in a timely manner in parallel with this process. Then, a vapor phase growth step is performed.

【0054】この第2の実施の形態によれば、本発明に
係る熱処理工程を、気相成長工程を行う反応炉1a内で
行うので、熱処理工程用の特別な熱処理炉が不要とな
る。また、本実施の形態によれば、1000℃〜110
0℃の温度領域においてCVD酸化膜から水分が発生す
ることを抑制することができるので、エピタキシャル層
の表面に面荒れが観察される率を低減できる。
According to the second embodiment, the heat treatment step according to the present invention is performed in the reactor 1a for performing the vapor phase growth step, so that a special heat treatment furnace for the heat treatment step is not required. Further, according to the present embodiment, 1000 ° C. to 110 ° C.
Since the generation of moisture from the CVD oxide film in the temperature region of 0 ° C. can be suppressed, the rate at which surface roughness of the epitaxial layer is observed can be reduced.

【0055】なお、上記の第2の実施の形態では、鏡面
ウェーハ55を、800℃の温度条件で、5分間以上3
0分未満の時間保持することで、熱処理工程を行う例に
ついて示したが、本発明は、これに限らず、温度条件
は、800℃以上900℃未満の範囲内であれば任意で
ある。また、反応炉1aの昇温を開始する前に熱処理工
程を完了する例について示したが、本発明は、これに限
らず、「鏡面ウェーハ55が800℃以上900℃未満
の温度条件に設定される時間(即ち、本発明に係る熱処
理が行われる時間)が、トータルで5分間以上30分未
満となる。」という熱処理工程の完了条件を満たせばよ
い。従って、例えば、900℃近くの温度まで昇温した
後にこの昇温後の温度条件で所定時間保持することによ
り、あるいは、900℃近くの温度までゆっくりと昇温
することにより、上記完了条件を満たす処理を行えばよ
い。
In the second embodiment, the specular wafer 55 is kept at 800 ° C. for 5 minutes or more.
Although the example in which the heat treatment step is performed by holding for less than 0 minutes has been described, the present invention is not limited to this. Further, an example in which the heat treatment step is completed before the temperature of the reaction furnace 1a is started has been described. However, the present invention is not limited to this, and "the mirror wafer 55 is set to a temperature condition of 800 ° C. or more and less than 900 ° C. Time (that is, the time during which the heat treatment according to the present invention is performed) is 5 minutes or more and less than 30 minutes in total. " Therefore, for example, after the temperature is raised to a temperature near 900 ° C., the above-mentioned completion condition is satisfied by maintaining the temperature condition after the temperature raising for a predetermined time or by slowly raising the temperature to a temperature near 900 ° C. Processing may be performed.

【0056】〔第3の実施の形態〕図13は、第3の実
施の形態に用いられる気相成長装置50を示す概念的な
平面図である。第3の実施の形態は、本発明に係る熱処
理工程を、気相成長工程を行うための反応炉1bと不活
性雰囲気(例えば、窒素雰囲気)で連結された熱処理炉
51内で行うことを特徴としている。このことを好適に
なし得るために、気相成長装置50は、反応炉1aと同
様の熱処理炉51を備える。この熱処理炉51内は、例
えば、気相成長装置50の起動時には、常に熱処理工程
を行うための所定の温度条件(例えば、800℃)に設
定されているものとする。
[Third Embodiment] FIG. 13 is a conceptual plan view showing a vapor phase growth apparatus 50 used in the third embodiment. The third embodiment is characterized in that the heat treatment step according to the present invention is performed in a heat treatment furnace 51 connected to a reaction furnace 1b for performing a vapor phase growth step in an inert atmosphere (for example, a nitrogen atmosphere). And In order to preferably achieve this, the vapor phase growth apparatus 50 includes a heat treatment furnace 51 similar to the reaction furnace 1a. It is assumed that the inside of the heat treatment furnace 51 is always set to a predetermined temperature condition (for example, 800 ° C.) for performing the heat treatment step when the vapor phase growth apparatus 50 is started.

【0057】この気相成長装置50を用いて本発明に係
る熱処理工程を行うためには、先ず、上記気相成長装置
10の場合に、鏡面ウェーハ55を反応炉1aに搬入す
るのと同様に、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51に搬入
する作業を行い、そのまま熱処理工程に移行する。即
ち、上記のように、熱処理炉51内は、常に、例えば、
800℃に設定されているため、熱処理炉51内に鏡面
ウェーハ55が搬入されると、すぐさま鏡面ウェーハが
昇温されはじめ、直ちに800℃に達する。鏡面ウェー
ハ55が800℃に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。この完了の後、鏡面ウェーハ55を熱処理炉51か
ら不活性ガスである窒素雰囲気に保たれた搬送室3に搬
出する。
In order to perform the heat treatment process according to the present invention using the vapor phase growth apparatus 50, first, in the case of the vapor phase growth apparatus 10, as in the case where the mirror wafer 55 is carried into the reaction furnace 1a. Then, the mirror wafer 55 is carried into the heat treatment furnace 51, and the process directly proceeds to the heat treatment step. That is, as described above, the inside of the heat treatment furnace 51 is always, for example,
Since the temperature is set to 800 ° C., when the mirror-surface wafer 55 is carried into the heat treatment furnace 51, the temperature of the mirror-surface wafer immediately starts to rise, and immediately reaches 800 ° C. After the mirror wafer 55 reaches 800 ° C., the heat treatment step according to the present invention is completed by holding the wafer for a time of 5 minutes or more and less than 30 minutes. After this completion, the mirror-finished wafer 55 is carried out of the heat treatment furnace 51 to the transfer chamber 3 maintained in a nitrogen atmosphere as an inert gas.

【0058】他方、反応炉1bでは、熱処理炉51にて
上記した熱処理工程が行われる間に、別な鏡面ウェーハ
55に対する気相成長が行われている。従って、上記熱
処理工程後に熱処理炉51から搬出された鏡面ウェーハ
55は、反応炉1bにおける気相成長が終了してエピタ
キシャルウェーハ57(鏡面ウェーハの主表面上にエピ
タキシャル層が形成されたもの)が搬出されるまで搬送
室3に待機させておき、前記エピタキシャルウェーハ5
7の搬出後に反応炉1bに搬入して、同様に気相成長を
行う。また、この気相成長が行われる間には、同様に、
次の鏡面ウェーハに対する熱処理工程を熱処理炉51に
て行う。
On the other hand, in the reaction furnace 1 b, while the above-described heat treatment step is performed in the heat treatment furnace 51, vapor phase growth is performed on another mirror surface wafer 55. Accordingly, the mirror-finished wafer 55 carried out of the heat treatment furnace 51 after the heat treatment step has been subjected to the vapor phase growth in the reaction furnace 1b, and the epitaxial wafer 57 (having an epitaxial layer formed on the main surface of the mirror-finished wafer) is carried out. Until the epitaxial wafer 5
7 is carried out to the reaction furnace 1b after carrying out, and the vapor phase growth is similarly performed. During the vapor phase growth, similarly,
The next heat treatment step for the mirror wafer is performed in the heat treatment furnace 51.

【0059】なお、熱処理炉51内は、常に水素雰囲気
に保たれた状態となっている。従って、熱処理炉51内
での熱処理工程は、水素雰囲気中で行われる。一般に、
精製後の高純度の水素ガスは、高純度の窒素ガスと比べ
て、含まれる不純物(本来意図しない微量のドーパント
となりうる)の濃度が低い。したがって、水素雰囲気中
で熱処理工程を行うことにより、該熱処理工程中の鏡面
ウェーハ55をより清浄に保つことができ、結果、熱処
理工程後の気相成長を好条件で行うことができる。
The inside of the heat treatment furnace 51 is always kept in a hydrogen atmosphere. Therefore, the heat treatment process in the heat treatment furnace 51 is performed in a hydrogen atmosphere. In general,
The purified high-purity hydrogen gas has a lower concentration of contained impurities (which can be an unintended minute amount of dopant) than the high-purity nitrogen gas. Therefore, by performing the heat treatment process in a hydrogen atmosphere, the mirror-finished wafer 55 during the heat treatment process can be kept more clean, and as a result, the vapor phase growth after the heat treatment process can be performed under favorable conditions.

【0060】この第3の実施の形態によれば、気相成長
工程を行うための反応炉1bと不活性雰囲気で連結され
た熱処理炉51内で行うので、熱処理炉51から取り出
した熱処理後の鏡面ウェーハ55を外気に晒すことがな
く、反応炉1bにおける気相成長を好条件で行うことが
できる。
According to the third embodiment, the heat treatment is performed in the heat treatment furnace 51 connected to the reaction furnace 1b for performing the vapor phase growth step in an inert atmosphere. The vapor phase growth in the reaction furnace 1b can be performed under favorable conditions without exposing the mirror wafer 55 to the outside air.

【0061】なお、上記の第3の実施の形態では、熱処
理工程を、水素雰囲気中で行う例について示したが、本
発明はこれに限らず、例えば、窒素雰囲気で行っても良
い。
In the third embodiment, the heat treatment step is performed in a hydrogen atmosphere. However, the present invention is not limited to this. For example, the heat treatment step may be performed in a nitrogen atmosphere.

【0062】〔第4の実施の形態〕第4の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程に続けて行う場合について説明する。図14は、CV
D酸化膜の成長工程に続けて本発明に係る熱処理工程を
行うための酸化膜成長/熱処理装置60を示す模式的な
正面図である。この酸化膜成長/熱処理装置60は、ケ
ミカルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の
成長を行うための酸化膜成長部61と、この酸化膜成長
部61にてCVD酸化膜が成長された基板に対し本発明
に係る熱処理工程を施すための、熱処理部62とを備え
て概略構成されている。このうち、酸化膜成長部61
は、該酸化膜成長部61の基板をCVD酸化膜の成長温
度(例えば、350℃〜450℃)に設定するための、
加熱手段64(例えば、ハロゲンランプなどにより構成
される)を備えている。また、熱処理部62は、該熱処
理部62の基板を、熱処理工程を施すための所定の温度
条件(800℃以上900℃未満)に設定するための加
熱手段65(例えば、ハロゲンランプなどにより構成さ
れる)を備えている。さらに、この酸化膜成長/熱処理
装置60は、酸化膜成長部61から熱処理部62に亘っ
て基板を搬送するための、例えば、ベルトコンベア63
等からなる搬送装置63と、該酸化膜成長/熱処理装置
60の上流側に配置されたカセット34から基板(ケミ
カルエッチウェーハ66)を1枚ずつ抜き取って、ベル
トコンベア63上に供給するためのハンドラ35とを備
えている。
Fourth Embodiment In a fourth embodiment, a case will be described in which the heat treatment step according to the present invention is performed following the step of growing a CVD oxide film. FIG. 14 shows the CV
FIG. 3 is a schematic front view showing an oxide film growth / heat treatment apparatus 60 for performing a heat treatment step according to the present invention following a D oxide film growth step. The oxide film growth / heat treatment apparatus 60 includes an oxide film growth portion 61 for growing a CVD oxide film on the main back surface of the chemical etch wafer and a substrate on which the CVD oxide film has been grown by the oxide film growth portion 61. On the other hand, a heat treatment section 62 for performing a heat treatment step according to the present invention is schematically configured. Of these, the oxide film growth part 61
Is for setting the substrate of the oxide film growth part 61 to the growth temperature of the CVD oxide film (for example, 350 ° C. to 450 ° C.)
A heating means 64 (for example, constituted by a halogen lamp or the like) is provided. Further, the heat treatment section 62 is constituted by a heating means 65 (for example, a halogen lamp or the like) for setting the substrate of the heat treatment section 62 to a predetermined temperature condition (800 ° C. or more and less than 900 ° C.) for performing the heat treatment step. ). Further, the oxide film growth / heat treatment apparatus 60 is, for example, a belt conveyor 63 for transferring a substrate from the oxide film growth section 61 to the heat treatment section 62.
And a handler for extracting substrates (chemically-etched wafers 66) one by one from the cassette 34 disposed upstream of the oxide film growth / heat treatment apparatus 60 and supplying the substrates to the belt conveyor 63. 35.

【0063】次に、酸化膜成長/熱処理装置60を用い
てCVD酸化膜の成長工程を行い、引き続き、本発明に
係る熱処理工程を行う手順について説明する。
Next, a procedure for performing a CVD oxide film growth step using the oxide film growth / heat treatment apparatus 60 and subsequently performing a heat treatment step according to the present invention will be described.

【0064】先ず、ハンドラ35によりカセット34か
らケミカルエッチウェーハ66を1枚ずつ抜き取って、
該ケミカルエッチウェーハ66の主裏面が上側となるよ
うにして、順次、ベルトコンベア63上に移載する。こ
の際、酸化膜成長部61においては、ベルトコンベア6
3上のケミカルエッチウェーハに向けて、キャリアガス
に成長用原料ガスを混合した反応ガスが供給されてい
る。ここで、キャリアガスとしては、例えば、窒素等の
不活性ガスが用いられ、成長用原料ガスとしては、例え
ば、0.05容量%〜0.15容量%のモノシラン(S
iH4)と0.5容量%〜1.5容量%の酸素との混合
ガスが用いられる。また、CVD酸化膜成長部61は、
加熱手段64により、350℃〜450℃の成長温度に
設定されている。従って、ケミカルエッチウェーハ66
が、ベルトコンベア63上を矢印D方向に向けてゆっく
りと搬送される間に、該ケミカルエッチウェーハ66の
主裏面上には、徐々に、OH基を3重量%以上含むCV
D酸化膜が形成される(CVD酸化膜の成長工程が行わ
れる)。
First, the chemical etch wafers 66 are extracted one by one from the cassette 34 by the handler 35,
The wafers are sequentially transferred onto the belt conveyor 63 such that the main back surface of the chemical etch wafer 66 faces upward. At this time, in the oxide film growth part 61, the belt conveyor 6
A reaction gas obtained by mixing a source gas for growth with a carrier gas is supplied to the chemical etch wafer 3 above. Here, as the carrier gas, for example, an inert gas such as nitrogen is used, and as the source gas for growth, for example, 0.05% to 0.15% by volume of monosilane (S
A mixed gas of iH 4 ) and 0.5% to 1.5% by volume of oxygen is used. Also, the CVD oxide film growth part 61
The growth temperature is set to 350 ° C. to 450 ° C. by the heating means 64. Therefore, the chemical etch wafer 66
While the CV is slowly conveyed on the belt conveyor 63 in the direction of arrow D, the CV containing 3% by weight or more of OH groups gradually appears on the main back surface of the chemical etch wafer 66.
A D oxide film is formed (a CVD oxide film growth step is performed).

【0065】このようにして、酸化膜成長部61にてケ
ミカルエッチウェーハ66の主裏面上にCVD酸化膜を
形成することにより製造された基板67は、引き続き、
ベルトコンベア63上で熱処理部62に向けて搬送され
る。熱処理部62は、加熱手段65により、800℃以
上900℃未満の温度条件に設定されている。従って、
熱処理部62において、引き続き、ベルトコンベア63
により下流側(矢印E方向)に向けて搬送される間に、
基板67に対し、本発明に係る熱処理工程が行われる。
なお、熱処理部62において、基板67が800℃以上
900℃未満の温度条件に加熱された後、この温度条件
のまま5分以上30分未満の時間、熱処理部62内で搬
送されるように、熱処理部62およびベルトコンベア6
3の寸法、ならびに、ベルトコンベア63の搬送速度が
設定されているのは勿論である。
The substrate 67 thus manufactured by forming the CVD oxide film on the main back surface of the chemical etch wafer 66 in the oxide film growth section 61 continues
It is conveyed on the belt conveyor 63 toward the heat treatment section 62. The temperature of the heat treatment section 62 is set to 800 ° C. or more and less than 900 ° C. by the heating means 65. Therefore,
In the heat treatment section 62, the belt conveyor 63
During transport toward the downstream side (direction of arrow E) by
The heat treatment step according to the present invention is performed on the substrate 67.
In the heat treatment unit 62, after the substrate 67 is heated to a temperature condition of 800 ° C. or more and less than 900 ° C., the substrate 67 is conveyed in the heat treatment unit 62 for 5 minutes or more and less than 30 minutes under this temperature condition. Heat treatment section 62 and belt conveyor 6
Of course, the dimensions of No. 3 and the conveying speed of the belt conveyor 63 are set.

【0066】この第4の実施の形態によれば、本発明に
係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と連続的に
行うことができ、本発明に係るシリコン単結晶基板の生
産性が向上する。
According to the fourth embodiment, the heat treatment step according to the present invention can be performed continuously with the step of growing a CVD oxide film, thereby improving the productivity of the silicon single crystal substrate according to the present invention. I do.

【0067】〔第5の実施の形態〕第5の実施の形態で
は、本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の成長工
程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理炉内で
行う例について説明する。
[Fifth Embodiment] In a fifth embodiment, a heat treatment step according to the present invention is performed in a heat treatment furnace of a heat treatment apparatus between a CVD oxide film growth step and a vapor phase growth step. An example will be described.

【0068】図15は、熱処理工程を、CVD酸化膜の
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行う場合の適例を説明するための模式的な正面図
である。図15に示す熱処理装置83は、筐体84と、
筐体84内に配される石英ガラス容器87と、サセプタ
88と、ハロゲンランプ81,…等の加熱手段と、筐体
83内に窒素ガス等の不活性パージガスを供給するため
のガス供給管85と、筐体83からガスを排気するため
の排気管86とを備えて構成される。なお、筐体84の
内側領域が熱処理炉83aを構成する。
FIG. 15 is a schematic front view for explaining a suitable example of the case where the heat treatment step is performed in the heat treatment furnace of the heat treatment apparatus between the CVD oxide film growth step and the vapor phase growth step. is there. A heat treatment device 83 shown in FIG.
A heating means such as a quartz glass container 87, a susceptor 88, a halogen lamp 81,..., And a gas supply pipe 85 for supplying an inert purge gas such as a nitrogen gas into the housing 83. And an exhaust pipe 86 for exhausting gas from the housing 83. Note that the inner region of the housing 84 constitutes the heat treatment furnace 83a.

【0069】また、本実施の形態では、例えば、ケミカ
ルエッチウェーハの主裏面に対するCVD酸化膜の成長
を行うためのCVD酸化膜成長装置70によるCVD酸
化膜の成長工程後、CVD酸化膜が形成された基板を、
該CVD酸化膜成長装置70から熱処理装置83に搬送
して本発明に係る熱処理工程を行う例について説明す
る。
In the present embodiment, for example, a CVD oxide film is formed after the CVD oxide film growth step by the CVD oxide film growth apparatus 70 for growing the CVD oxide film on the main back surface of the chemical etch wafer. Board
An example in which the wafer is transferred from the CVD oxide film growth apparatus 70 to the heat treatment apparatus 83 to perform the heat treatment step according to the present invention will be described.

【0070】CVD酸化膜成長装置70は、図14に示
す酸化膜成長/熱処理装置60と同様の酸化膜成長部6
1を備え、該CVD酸化膜成長装置70のベルトコンベ
ア71は、酸化膜成長部61の上流側から下流側に亘っ
て(矢印F方向に向けて)、ケミカルエッチウェーハ6
6を搬送するものである。
The CVD oxide film growth apparatus 70 has the same oxide film growth section 6 as the oxide film growth / heat treatment apparatus 60 shown in FIG.
The belt conveyor 71 of the CVD oxide film growth apparatus 70 includes a chemical etch wafer 6 extending from the upstream side to the downstream side of the oxide film growth section 61 (in the direction of arrow F).
6 is conveyed.

【0071】また、CVD酸化膜成長装置70と熱処理
装置83との間隔には、CVD酸化膜成長装置70のベ
ルトコンベア71上を下流側まで搬送された基板67
を、熱処理装置83のサセプタ88上に移載するための
ハンドラ72が配設されている。
In the space between the CVD oxide film growth apparatus 70 and the heat treatment apparatus 83, the substrate 67 transferred to the downstream side on the belt conveyor 71 of the CVD oxide film growth apparatus 70 is located.
Is mounted on the susceptor 88 of the heat treatment apparatus 83.

【0072】この第5の実施の形態では、先ず、CVD
酸化膜成長装置70を用いて、CVD酸化膜の成長工程
を行って、ケミカルエッチウェーハ66の主裏面上にC
VD酸化膜を形成することにより、基板67を製造す
る。次いで、この製造された基板67をハンドラ72に
より熱処理装置83のサセプタ88上に移載する。ここ
で、熱処理装置83の熱処理炉83a内は、ハロゲンラ
ンプ81により、常時、例えば、800℃以上900未
満の温度条件に設定されている。従って、熱処理炉83
a内に基板67が搬入されると、すぐさま基板67が昇
温されはじめ、直ちに800℃以上900未満の温度に
達する。この温度に達した後、5分間以上30分未満の
時間保持することで、本発明に係る熱処理工程が完了す
る。なお、熱処理炉83a内には、ガス供給管85を介
して常時窒素ガスが導入されている一方で、熱処理炉8
3a内の雰囲気ガスは排気管86を介して常時押し出し
排気されているため、熱処理工程の際に基板67のCV
D酸化膜から脱離した水分が熱処理炉83a内に滞留す
ることがない。このように、熱処理工程を終えた後、基
板67をハンドラ72により熱処理炉83aから搬出す
る。その後、鏡面研磨工程等を施し、例えば、上記の気
相成長装置10等を用いて、所定の手順で気相成長工程
を行う。
In the fifth embodiment, first, the CVD
Using the oxide film growth apparatus 70, a CVD oxide film growth step is performed, and C
The substrate 67 is manufactured by forming a VD oxide film. Next, the manufactured substrate 67 is transferred onto the susceptor 88 of the heat treatment apparatus 83 by the handler 72. Here, the inside of the heat treatment furnace 83 a of the heat treatment apparatus 83 is always set to a temperature condition of, for example, 800 ° C. or more and less than 900 by the halogen lamp 81. Therefore, the heat treatment furnace 83
As soon as the substrate 67 is carried into the area a, the temperature of the substrate 67 starts to rise and immediately reaches a temperature of 800 ° C. or more and less than 900 °. After reaching this temperature, the temperature is maintained for 5 minutes or more and less than 30 minutes to complete the heat treatment step according to the present invention. While the nitrogen gas is always introduced into the heat treatment furnace 83a through the gas supply pipe 85, the heat treatment furnace 8a
Since the atmospheric gas in 3a is constantly extruded and exhausted through the exhaust pipe 86, the CV of the substrate 67 during the heat treatment process is reduced.
Water desorbed from the D oxide film does not stay in the heat treatment furnace 83a. After the heat treatment process is completed, the substrate 67 is carried out of the heat treatment furnace 83a by the handler 72. Thereafter, a mirror polishing step or the like is performed, and the vapor phase growth step is performed in a predetermined procedure using, for example, the vapor phase growth apparatus 10 described above.

【0073】なお、本発明は、この第5の実施の形態の
例に限らず、例えば、CVD酸化膜の成長工程の後、メ
カノケミカルポリッシングにより鏡面研磨を行って基板
67を鏡面ウェーハにした後に、熱処理装置83の熱処
理炉83aにて本発明に係る熱処理工程を行うこととし
ても良い。
The present invention is not limited to the fifth embodiment. For example, after the step of growing a CVD oxide film, mirror polishing is performed by mechanochemical polishing to turn the substrate 67 into a mirror wafer. Alternatively, the heat treatment step according to the present invention may be performed in the heat treatment furnace 83a of the heat treatment apparatus 83.

【0074】〔第6の実施の形態〕第6の実施の形態
は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコン単結晶
基板に対して塩素処理を施す塩素処理工程と、前記シリ
コン単結晶基板の主表面上にシリコンエピタキシャル層
を形成する気相成長工程とをこの順に行うことを特徴と
している。
[Sixth Embodiment] A sixth embodiment is directed to a chlorination step of performing a chlorination process on a silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on the main back surface thereof; And a vapor phase growth step of forming a silicon epitaxial layer on the main surface of the semiconductor device.

【0075】このことを好適になし得るために、前記塩
素処理工程を、CVD酸化膜の成長工程と前記気相成長
工程との間、好ましくは鏡面研磨工程の前に行う。塩素
処理工程は、主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリコ
ン単結晶基板を載置した容器内に塩素(Cl2)ガスを
導入することによって行う。CVD酸化膜に対して塩素
ガスを作用させると、CVD酸化膜に3重量%以上含ま
れるOH基が塩素ガスの酸化作用により改質される。そ
の結果、CVD酸化膜中には実質的に水分が含まれない
ようになるので、800℃以上900℃未満の温度条件
で前記シリコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.
1ppm以下にすることができる。
In order to preferably accomplish this, the chlorination step is performed between the step of growing the CVD oxide film and the vapor phase growth step, preferably before the mirror polishing step. The chlorine treatment step is performed by introducing a chlorine (Cl 2 ) gas into a container in which a silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on the main back surface is placed. When chlorine gas acts on the CVD oxide film, OH groups contained in the CVD oxide film by 3% by weight or more are reformed by the oxidizing action of the chlorine gas. As a result, substantially no moisture is contained in the CVD oxide film, so that the concentration of moisture desorbed from the silicon single crystal substrate is set to 0.1 at a temperature of 800 ° C. or more and less than 900 ° C.
It can be 1 ppm or less.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
り、CVD酸化膜から水分が発生することを防止できる
ので、反応炉内に持ち込まれる水分を大幅に低減でき
る。また、800℃以上900℃未満の温度範囲で予め
熱処理を施すことにより、1000℃〜1100℃の温
度領域においてCVD酸化膜から水分が発生することを
実質的に防止できる。従って、気相成長工程中に、エピ
タキシャル層の表面に酸化膜が形成されたり、反応炉内
でパーティクルが発生したり、金属汚染が発生したりす
ることを抑制できる。
As described above, according to the structure of the present invention, the generation of moisture from the CVD oxide film can be prevented, so that the amount of moisture introduced into the reaction furnace can be greatly reduced. Further, by performing a heat treatment in advance at a temperature range of 800 ° C. or more and less than 900 ° C., generation of moisture from the CVD oxide film in a temperature range of 1000 ° C. to 1100 ° C. can be substantially prevented. Therefore, it is possible to suppress formation of an oxide film on the surface of the epitaxial layer, generation of particles in the reaction furnace, and generation of metal contamination during the vapor phase growth process.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】枚葉型の気相成長装置を示す模式的な平面図で
ある。
FIG. 1 is a schematic plan view showing a single wafer type vapor phase growth apparatus.

【図2】ロードロック室の扉を開けて室温25℃、湿度
46%のクリーンルーム雰囲気にロードロック室内を1
0分間晒してからロードロック室の扉を閉じた後に、ロ
ードロック室内の水分濃度が時間経過とともに減少する
様子を示す図である。
[Fig. 2] Opening the door of the load lock room and opening the load lock room to a clean room atmosphere of room temperature 25 ° C and humidity 46%.
It is a figure which shows a mode that the water concentration in a load lock room decreases with time progress after closing the door of a load lock room after exposing for 0 minute.

【図3】ロードロック室から搬送室に持ち込まれる水分
量を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing an amount of moisture brought into a transfer chamber from a load lock chamber.

【図4】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(鏡面ウェーハの搬送は行わ
ない場合)である。
FIG. 4 is a diagram showing an amount of moisture brought into a reaction furnace from a load lock chamber via a transfer chamber (when a mirror-surface wafer is not transferred).

【図5】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成していない鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
FIG. 5 is a diagram showing the amount of moisture brought into a reaction furnace from a load lock chamber via a transfer chamber (when a mirror-surface wafer having no CVD oxide film formed on the main back surface is transferred).

【図6】ロードロック室から搬送室を介して反応炉に持
ち込まれる水分量を示す図(主裏面にCVD酸化膜を形
成した鏡面ウェーハの搬送を行う場合)である。
FIG. 6 is a diagram showing the amount of moisture brought into a reaction furnace from a load lock chamber via a transfer chamber (in the case where a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on the main back surface is transferred).

【図7】図6に示す複数のエピタキシャル成長工程のう
ち1工程を拡大して示す図である。
FIG. 7 is an enlarged view showing one of a plurality of epitaxial growth steps shown in FIG. 6;

【図8】CVD酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハ
を水素雰囲気中で昇温する際に発生する水分濃度を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a water concentration generated when a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on a main back surface is heated in a hydrogen atmosphere.

【図9】CVD酸化膜を主裏面に形成した鏡面ウェーハ
を水素雰囲気中で昇温する際に、各温度領域で発生する
水分濃度を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing the concentration of moisture generated in each temperature region when a mirror-surface wafer having a CVD oxide film formed on a main back surface is heated in a hydrogen atmosphere.

【図10】面荒れの発生したエピタキシャル層に光を当
てることにより観察されるヘイズのレベルをエピタキシ
ャルウェーハ毎に示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a haze level observed by irradiating an epitaxial layer having a rough surface with light for each epitaxial wafer.

【図11】本発明に係る熱処理工程を行うためのロード
ロック室を示す模式的な側断面図である。
FIG. 11 is a schematic side sectional view showing a load lock chamber for performing a heat treatment step according to the present invention.

【図12】本発明に係る熱処理工程を、気相成長工程の
前に、該気相成長工程を行う反応炉内で行う場合の温度
サイクルの一例を示す図である。
FIG. 12 is a diagram showing an example of a temperature cycle when a heat treatment step according to the present invention is performed in a reactor for performing the vapor phase growth step before the vapor phase growth step.

【図13】本発明に係る処理工程を、気相成長工程を行
うための反応炉と不活性雰囲気で連結された熱処理炉内
で行うための気相成長装置を示す模式的な平面図であ
る。
FIG. 13 is a schematic plan view showing a vapor phase growth apparatus for performing a processing step according to the present invention in a heat treatment furnace connected in an inert atmosphere to a reaction furnace for performing a vapor phase growth step. .

【図14】本発明に係る熱処理工程を、熱処理工程を、
CVD酸化膜の成長工程に続けて行うための装置を示す
模式的な正面図である。
FIG. 14 shows a heat treatment step according to the present invention,
FIG. 5 is a schematic front view showing an apparatus for performing the step following the step of growing a CVD oxide film.

【図15】本発明に係る熱処理工程を、CVD酸化膜の
成長工程と気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行うための設備を示す模式的な正面図である。
FIG. 15 is a schematic front view showing equipment for performing a heat treatment step according to the present invention in a heat treatment furnace of a heat treatment apparatus between a CVD oxide film growth step and a vapor phase growth step.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

26a ロードロック室 1a,1b 反応炉 51 熱処理炉 83 熱処理装置 84 熱処理炉 26a Load lock chamber 1a, 1b Reactor 51 Heat treatment furnace 83 Heat treatment device 84 Heat treatment furnace

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA03 AA06 AB02 AB32 AC01 AC13 AD14 BB12 BB14 EB08 EB09 EB12 EB15 EK11 GB04 HA06 HA16  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F045 AA03 AA06 AB02 AB32 AC01 AC13 AD14 BB12 BB14 EB08 EB09 EB12 EB15 EK11 GB04 HA06 HA16

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 主裏面にCVD酸化膜を有するシリコン
単結晶基板であって、800℃以上900℃未満の温度
条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で脱離す
る水分濃度が0.1ppm以下にされていることを特徴
とするシリコン単結晶基板。
1. A silicon single crystal substrate having a CVD oxide film on a main back surface, which is subjected to a heat treatment at a temperature condition of 800 ° C. or more and less than 900 ° C. so that the concentration of water desorbed under said temperature condition is 0.1 ppm. A silicon single crystal substrate characterized by the following.
【請求項2】 主裏面にCVD酸化膜が形成されたシリ
コン単結晶基板に対し800℃以上900℃未満の温度
条件の熱処理を施すことにより、前記温度条件で前記シ
リコン単結晶基板から脱離する水分濃度を0.1ppm
以下にする熱処理工程と、前記シリコン単結晶基板の主
表面上に気相成長によりシリコンエピタキシャル層を形
成する気相成長工程とをこの順に行うことを特徴とする
シリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
2. A silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on its main back surface is subjected to a heat treatment at a temperature of 800 ° C. or more and less than 900 ° C., so that the silicon single crystal substrate is desorbed from the silicon single crystal substrate under the above temperature conditions. 0.1 ppm water concentration
A method for manufacturing a silicon epitaxial wafer, comprising: performing a heat treatment step described below and a vapor phase growth step of forming a silicon epitaxial layer on the main surface of the silicon single crystal substrate by vapor phase growth in this order.
【請求項3】 前記熱処理を施す時間が、5分間以上3
0分間未満であることを特徴とする請求項2記載のシリ
コンエピタキシャルウェーハの製造方法。
3. The time for performing the heat treatment is 5 minutes or more.
3. The method for producing a silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the time is less than 0 minutes.
【請求項4】 前記熱処理工程を、窒素雰囲気のロード
ロック室内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載
のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
4. The method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the heat treatment step is performed in a load lock chamber in a nitrogen atmosphere.
【請求項5】 前記ロードロック室内へシリコン単結晶
基板が投入されると、一旦減圧された後に、窒素ガスが
導入されることを特徴とする請求項4記載のシリコンエ
ピタキシャルウェーハの製造方法。
5. The method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to claim 4, wherein when the silicon single crystal substrate is put into the load lock chamber, the pressure is once reduced, and then nitrogen gas is introduced.
【請求項6】 前記熱処理工程を、前記気相成長工程を
行うための反応炉と不活性雰囲気で連結された熱処理炉
内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載のシリコ
ンエピタキシャルウェーハの製造方法。
6. The silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the heat treatment step is performed in a heat treatment furnace connected to an inert atmosphere with a reaction furnace for performing the vapor phase growth step. Production method.
【請求項7】 前記熱処理工程を、CVD酸化膜の成長
工程に続けて行うことを特徴とする請求項2又は3記載
のシリコンエピタキシャルウェーハの製造方法。
7. The method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the heat treatment step is performed after the step of growing a CVD oxide film.
【請求項8】 前記熱処理工程を、CVD酸化膜の成長
工程と前記気相成長工程との間に、熱処理装置の熱処理
炉内で行うことを特徴とする請求項2又は3記載のシリ
コンエピタキシャルウェーハの製造方法。
8. The silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the heat treatment step is performed in a heat treatment furnace of a heat treatment apparatus between a CVD oxide film growth step and the vapor phase growth step. Manufacturing method.
【請求項9】 前記熱処理工程を、前記気相成長工程の
前に、該気相成長工程を行う反応炉内で行うことを特徴
とする請求項2又は請求項3記載のシリコンエピタキシ
ャルウェーハの製造方法。
9. The silicon epitaxial wafer according to claim 2, wherein the heat treatment step is performed in a reactor for performing the vapor phase growth step before the vapor phase growth step. Method.
【請求項10】 主裏面にCVD酸化膜が形成されたシ
リコン単結晶基板に対して塩素処理を施す塩素処理工程
と、前記シリコン単結晶基板の主表面上にシリコンエピ
タキシャル層を形成する気相成長工程とをこの順に行う
ことを特徴とするシリコンエピタキシャルウェーハの製
造方法。
10. A chlorination process for chlorinating a silicon single crystal substrate having a CVD oxide film formed on a main back surface, and a vapor phase growth for forming a silicon epitaxial layer on the main surface of the silicon single crystal substrate. And a step of performing the steps in this order.
【請求項11】 前記塩素処理工程により、800℃以
上900℃未満の温度条件で前記シリコン単結晶基板か
ら脱離する水分濃度を0.1ppm以下にすることを特
徴とする請求項10記載のシリコンエピタキシャルウェ
ーハの製造方法。
11. The silicon according to claim 10, wherein the concentration of water desorbed from the silicon single crystal substrate is set to 0.1 ppm or less under a temperature condition of 800 ° C. or more and less than 900 ° C. by the chlorination process. Manufacturing method of epitaxial wafer.
【請求項12】 前記塩素処理工程を、前記CVD酸化
膜の成長工程と前記気相成長工程との間に行うことを特
徴とする請求項10又は11記載のシリコンエピタキシ
ャルウェーハの製造方法。
12. The method for manufacturing a silicon epitaxial wafer according to claim 10, wherein the chlorination step is performed between the step of growing the CVD oxide film and the step of vapor phase growth.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007032180A1 (en) * 2005-09-12 2007-03-22 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Process for producing epitaxial wafer and epitaxial wafer produced therefrom
JP2007305730A (en) * 2006-05-10 2007-11-22 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method for semiconductor device
US7842356B2 (en) 2005-06-15 2010-11-30 Tokyo Electron Limited Substrate processing methods
JP2012142485A (en) * 2011-01-05 2012-07-26 Sumco Corp Manufacturing method of epitaxial wafer and the epitaxial wafer
JP2012253376A (en) * 2009-06-04 2012-12-20 Tokyo Electron Ltd Formation method and formation device of amorphous carbon film

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000286268A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacture of semiconductor silicon wafer

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000286268A (en) * 1999-03-31 2000-10-13 Sumitomo Metal Ind Ltd Manufacture of semiconductor silicon wafer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7842356B2 (en) 2005-06-15 2010-11-30 Tokyo Electron Limited Substrate processing methods
WO2007032180A1 (en) * 2005-09-12 2007-03-22 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Process for producing epitaxial wafer and epitaxial wafer produced therefrom
JP2007080958A (en) * 2005-09-12 2007-03-29 Shin Etsu Handotai Co Ltd Method of manufacturing epitaxial wafer and epitaxial wafer manufactured therewith
JP2007305730A (en) * 2006-05-10 2007-11-22 Hitachi Kokusai Electric Inc Manufacturing method for semiconductor device
JP2012253376A (en) * 2009-06-04 2012-12-20 Tokyo Electron Ltd Formation method and formation device of amorphous carbon film
JP2012142485A (en) * 2011-01-05 2012-07-26 Sumco Corp Manufacturing method of epitaxial wafer and the epitaxial wafer

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